專利名稱：一種多波長光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種激光器，適用于光纖通信及傳感領域。
背景技術：
多波長激光器在光纖通信系統、光纖傳感、光譜分析等領域有著十分重要的應用， 因而受到廣大科技工作者及各大激光器制造廠商的青睞。通信領域的密集波分復用技術使得通信容量大幅度提升，多波長激光器是必不可少的設備。而且目前多波長光纖激光器的種類繁多，結構多種多樣，實現多波長輸出的方法也各有不同。其中以梳狀濾波器為選模器件的多波長激光器中的梳狀濾波器對不同波長光信號的透射或反射比率不同，使得相隔一定波長間隔的波長信號被濾除，從而產生了一定波長間隔的多波長激光信號輸出，這種的梳狀濾波器以取樣光柵最具代表性，其工作原理為激光信號經過傅里葉變換后得到頻域波形是以Bragg頻率為中心的梳狀δ函數形式，所以這種光柵具有反射多個波長的性質。這種激光器的制作難點在于梳狀濾波器的可調節性差，一般制作好的濾波器難以對各個波長作調整。以兩個串聯的3dB耦合器形成的M-Z干涉儀梳狀濾波器也可以制成多波長激光器，但這類激光器有一個問題，就是EDF在室溫下為均勻展寬介質，其光譜大約為11. 5nm。 在同一個諧振腔內，當有一個波長形成穩定的振蕩后，其它波長將被抑制而不能起振，此時得到的還是單波長輸出，即使有時有多波長產生也會非常不穩定。綜上所述，目前多波長光纖激光器的多波長輸出穩定性差，輸出各個波長的可調節能力差。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是目前多波長光纖激光器的多波長輸出穩定性差， 輸出各個波長的可調節能力差。本發明的技術方案為一種多波長光纖激光器，該激光器包括第一至第N有源單模光纖，第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵，第一至第N泵浦源，第一至第N波分復用器，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口接第一波分復用器的第二端口，第一波分復用器的第一端口接第一泵浦源，第一波分復用器的第三端口接第一有源單模光纖的一端，第一有源單模光纖的另一端接第一耦合器的第三端口，構成第一單波長激光器。第一耦合器的第四端口接第二耦合器的第二端口，第二耦合器的第一端口接第二波分復用器的第二端口，第二波分復用器的第一端口接第二泵浦源，第二波分復用器的第三端口接第二有源單模光纖的一端，第二有源單模光纖的另一端接第二耦合器的第三端口，構成第二單波長激光器。......
第N耦合器的第一端口接第N波分復用器的第二端口，第N波分復用器的第一端口接第N泵浦源，第N波分復用器的第三端口接第N有源單模光纖的一端，第N有源單模光纖的另一端接第N耦合器的第三端口，構成第N單波長激光器。激光從第一耦合器的第二端口或/和第N耦合器的第四端口輸出。分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵的長度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區的長度，并且在第一至第N耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一至第N光纖光柵中心與第一至第N耦合器熔錐區中心均不重合。對刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵施加縱向拉力或改變其溫度時，可以使輸出激光的各個波長發生變化，具體情況為對第一至第N光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長的增加量越大；對第一至第N光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長的增加量越大。N為2 100的整數。本發明和已有技術相比所具有的有益效果本發明的激光器是由多個單波長激光器串聯，相比以梳狀濾波器作為濾波器件的多波長光纖激光器，通過對刻在耦合器熔錐區的光纖光柵施加應力或改變其溫度來改變光纖光柵的反射光譜，使得各個波長都可以隨意調節。由于光纖光柵刻在耦合器熔錐區，使各個波長之間不會相互干擾，穩定性強。各個波長的功率可以通過調節相對應的泵浦功率現實現。
圖1為雙向輸出N個波長激光的多波長光纖激光器的結構示意圖。圖2為雙向輸出兩個波長的多波長光纖激光器的結構示意圖。圖3為單個泵浦輸出五十個波長的多波長光纖激光器的結構示意圖。圖4為單向輸出一百個波長激光的多波長光纖激光器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。實施方式一一種多波長光纖激光器，如圖1，該激光器包括第一至第N有源單模光纖11、 12、……、1N,第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵 21、22、……、2N，第一至第N泵浦源41、42、……、4N，第一至第N波分復用器51、52、……、 5N，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口 311接第一波分復用器51的第二端口，第一波分復用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313，構成第一單波長激光器。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復用器52的第二端口，第二波分復用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323，構成第二單波長激光器。
......第N耦合器的第一端口 3附接第N波分復用器5N的第二端口，第N波分復用器5N 的第一端口接第N泵浦源4N，第N波分復用器5N的第三端口接第N有源單模光纖IN的一端，第N有源單模光纖IN的另一端接第N耦合器的第三端口 3N3，構成第N單波長激光器。激光從第一耦合器的第二端口 312或/和第N耦合器的第四端口 3N4輸出。分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵21、22、……、2N的長度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區的長度，并且在第一至第N耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一至第N光纖光柵21、22、……、2N中心與第一至第N耦合器熔錐區中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵施加縱向應力或改變其溫度時，可以使輸出激光的各個波長發生變化，具體情況為對第一至第N光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長的增加量越大；對第一至第N光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長的增加量越大。N為2 100的整數。實施方式二一種多波長光纖激光器，如圖2，該激光器包括第一、第二有源單模光纖11、12， 第一、第二耦合器，分別刻在第一、第二耦合器熔錐區的第一、第二光纖光柵21、22，第一、第二泵浦源41、42，第一、第二波分復用器51、52，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口 311接第一波分復用器51的第二端口，第一波分復用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復用器52的第二端口，第二波分復用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。激光從第一耦合器的第二端口 312或/和第二耦合器的第四端口 3M輸出。分別刻寫在第一、第二耦合器熔錐區的第一、第二光纖光柵21、22的長度均分別小于第一、第二耦合器熔錐區的長度，并且在第一、第二耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一、第二光纖光柵21、22中心與第一、第二耦合器熔錐區中心均不重合。所述的分別刻寫在第一、第二耦合器上的第一、第二光纖光柵的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。所述的第五十一光纖光柵的反射帶寬為從第一、第二光纖光柵反射譜中的最短波長至第一、第二光纖光柵反射譜中的最長波長的范圍。對刻在第一、第二耦合器熔錐區的第一、第二光纖光柵施加縱向應力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個波長發生變化，具體情況為對第一、第二光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長的增加量越大；對第一、第二光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長的增加量越大。
實施方式三一種多波長光纖激光器，如圖3，該激光器包括第一至第五十有源單模光纖11、 12、……、150，第一至第五十耦合器，分別刻在第一至第五十耦合器熔錐區的第一至第五十光纖光柵21、22、……、250，第五十一光纖光柵251，第一泵浦源41，各器件的連接方式為第一泵浦源41接第五十一光纖光柵251的一端，第五十一光纖光柵251的另一端接第一耦合器的第二端口 312，第一耦合器的第一端口 311接第一有源單模光纖11，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第五十耦合器的第一端口 3501接第一有源單模光纖150的一端，第一有源單模光纖150的另一端接第五十耦合器的第三端口 3503。激光從第五十耦合器的第四端口 3504輸出。分別刻寫在第一至第五十耦合器熔錐區的第一至第五十光纖光柵21、22、……、 250的長度均分別小于第一至第五十耦合器熔錐區的長度，并且在第一至第五十耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一至第五十光纖光柵21、22、……、250中心與第一至第五十耦合器熔錐區中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第五十耦合器上的第一至第五十光纖光柵的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對刻在第一至第五十耦合器熔錐區的第一至第五十光纖光柵施加縱向應力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個波長發生變化，具體情況為對第一至第五十光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長的增加量越大；對第一至第五十光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長的增加量越大。實施方式四一種多波長光纖激光器，如圖4，該激光器包括第一至第一百有源單模光纖11、 12、……、1100，第一至第一百耦合器，分別刻在第一至第一百耦合器熔錐區的第一至第一百光纖光柵21、22、……、2100，第一百零一光纖光柵2101，第一至第一百泵浦源41、 42、……、4100，第一至第一百波分復用器51、52、……、5100，各器件的連接方式為第一耦合器的第二端口 312接第一百零一光纖光柵2101，第一耦合器的第一端口 311接第一波分復用器51的第二端口，第一波分復用器51的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復用器52的第二端口，第二波分復用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第一百耦合器的第一端口 31001接第一百波分復用器5100的第二端口，第一百波分復用器5100的第一端口接第一百泵浦源4100，第一百波分復用器5100的第三端口接第一百有源單模光纖1100的一端，第一百有源單模光纖1100的另一端接第一百耦合器的第三端口 31003。激光從第一百耦合器的第四端口 31004輸出。分別刻寫在第一至第一百耦合器熔錐區的第一至第一百光纖光柵21、22、……、 2100的長度均分別小于第一至第一百耦合器熔錐區的長度，并且在第一至第一百耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一至第一百光纖光柵21、22、……、2100中心與第一至第一百耦合器熔錐區中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第一百耦合器上的第一至第一百光纖光柵的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對刻在第一至第一百耦合器熔錐區的第一至第一百光纖光柵施加縱向應力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個波長發生變化，具體情況為對第一至第一百光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長的增加量越大；對第一至第一百光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長的增加量越大。
權利要求
1. 一種多波長光纖激光器，其特征在于該激光器包括第一至第N有源單模光纖(11、 12、……、1N)，第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)，第一至第N泵浦源01、42、……、4N)，第一至第N波分復用器(51、 52、……、5N)，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口(311)接第一波分復用器(51)的第二端口，第一波分復用器 (51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分復用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接第一耦合器的第三端口(313)，構成第一單波長激光器；第一耦合器的第四端口(314)接第二耦合器的第二端口(322)，第二耦合器的第一端口(321)接第二波分復用器(5 的第二端口，第二波分復用器(5 的第一端口接第二泵浦源(42)，第二波分復用器(5 的第三端口接第二有源單模光纖(1 的一端，第二有源單模光纖(1 的另一端接第二耦合器的第三端口(323)，構成第二單波長激光器；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N波分復用器(5N)的第二端口，第N波分復用器 (5N)的第一端口接第N泵浦源GN)，第N波分復用器(5N)的第三端口接第N有源單模光纖(IN)的一端，第N有源單模光纖(IN)的另一端接第N耦合器的第三端口(3N3)，構成第 N單波長激光器；激光從第一耦合器的第二端口(31 或/和第N耦合器的第四端口(3N4)輸出；分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)的長度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區的長度，并且在第一至第N耦合器熔錐區的兩端均有未刻光柵的區域；第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)中心與第一至第N耦合器熔錐區中心均不重合；N為2 100的整數。
2.根據權利要求1所述的一種多波長光纖激光器，特征在于所述的分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。
3.根據權利要求1所述的一種多波長光纖激光器，特征在于第一泵浦源Gl)經第N+1光纖光柵與第一耦合器的第二端口(312)連接， 第一耦合器的第一端口(311)接第一有源單模光纖(11)的一端；第二耦合器的第一端口(321)接第二有源單模光纖(1 的一端；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N有源單模光纖(IN)的一端； 激光從第N耦合器的第四端口(3N4)輸出；第N+1光纖光柵(2(N+1))的反射帶寬為從第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)反射譜中的最短波長至第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)反射譜中的最長波長的波長范圍。
4.根據權利要求1所述的一種多波長光纖激光器，特征在于 第一耦合器的第二端口(312)接第N+1光纖光柵(2(N+1))。
5.根據權利要求1、3或4所述的一種多波長光纖激光器，特征在于對刻在第一至第N耦合器熔錐區的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)施加縱向拉力或改變其溫度時，改變激光器的輸出波長。
全文摘要
一種多波長光纖激光器，涉及一種激光器，適用于光纖通信及傳感領域。解決了目前多波長光纖激光器的多波長輸出穩定性差，輸出各個波長的可調節能力差的問題。第一耦合器的第一端(311)接第一波分復用器(51)的第二端口，第一波分復用器(51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分復用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接第一耦合器的第三端(313)，構成第一單波長激光器，依此類推，將第一至第N單波長激光器串聯成多波長激光器。分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)的反射波長均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。
文檔編號H01S3/10GK102570255SQ201110453319
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉超, 寧提綱, 宋秋艷, 李晶, 李超, 溫曉東, 王春燦, 裴麗 申請人:北京交通大學