專利名稱：基于閃耀光纖光柵的光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種光纖激光器，適用于光纖通信領域。
背景技術：
隨著光通信系統的不斷發展與完善，各類光器件的性能不斷提升，尤其是信號的產生器---激 光器，發展迅速，最引人注目的一種類型就是光纖激光器。光纖激光器以摻稀土離子的有源光纖為基質材料，以反射器件構成的諧振腔作選頻設備，通過將所選擇的波長在有源光纖內不斷増益使其遠大于其它波長的激光信號，超過閥值時從光纖一端的反射器件輸出形成激光。一般的光纖激光器的諧振腔以反射鏡或光纖光柵構成，相比反射鏡，光纖光柵的優點是直接集成在光纖上，整個系統更穩定，更緊湊，反射的效率也更高，損耗更低，從而可以大大降低整個激光器系統的輸出閥值，有利于提高能量轉換效率。目前基于光纖光柵的光纖激光器大致分為線性腔結構和環形腔結構，線性腔結構的光纖激光器由兩個中心波長一致的光纖光柵構成選頻諧振腔，腔內的有源光纖作為増益介質，整個激光器的結構簡単，但是僅依賴兩個端面的光纖光柵難以獲得寬帶激光的輸出，原因在于較長的腔長使得相鄰縱模間隔很小，在光纖光柵帶寬范圍內的縱模數量很多，無法實現窄帶激光的輸出。環形腔的光纖激光器雖然只用到一個光柵，穩定性相比線性腔要好，但是需要用到價格昂貴的環形器，這使得環形腔光纖激光器的成本很難降得下來。由于激光器的穩定性是衡量其性能的重要指標之一，因此如何在増加其穩定性的同時保持甚至降低其制作成本成為當前光纖激光器制作所面臨的ー個問題。同時如何獲得更窄帶寬的激光成為激光器研究的ー個重點，中國專利申請201110453893. 1,201220006996. 3中的熔錐型光纖激光器能夠實現超一致光纖光柵的制作以及在類似環形腔的結構中以線性腔的的形式工作，通過精確控制熔錐區以及光柵的長度，可以有效實現激光信號的激振，但這個過程中加工難度較大，激光器的效率低，僅依賴光柵的選頻對激光信號帶寬的進ー步壓窄有限制，需要増加其它輔助設備進行窄帶寬的選擇。綜上所述，目前的光纖激光器需要解決的問題有穩定性差，成本高，窄帶寬的控制手段復雜。發肯內容本發明所要解決的技術問題是光纖激光器的穩定性差，成本高，窄帶寬的控制手段復雜。本發明的技術方案為基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，該激光器包括有源光纖，第一和第二光敏光纖，分別刻寫在第一和第二光敏光纖上的第一和第二閃耀光纖光柵，波分復用器和泵浦源。第一、第二光敏光纖同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h;第一和第ニ閃耀光纖光柵的成柵面互相平行，與第一、第二光敏光纖成0角度，與第一和第二光敏光纖所處的平面垂直；第一閃耀光纖光柵與第二閃耀光纖光柵沿第一光敏光纖方向的最近處距離為し波分復用器的第一端ロ為泵浦波長端ロ，波分復用器的第二端ロ為信號波長端ロ，波分復用器的第三端ロ為混合有泵浦波長和信號波長的端ロ。各部分的連接方式為有源光纖的一端接波分復用器的第三端ロ，有源光纖的另一端接第一光敏光纖的一端，第二光敏光纖的一端接波分復用器的第二端ロ，波分復用器的第一端ロ接泵浦源，激光從第一、第二光敏光纖的另一端輸出。所述的有源光纖所摻雜的稀土離子包括鉺離子、鐿離子、銩離子、欽離子、釹離子。所述的h 滿足0 < h < 10cm。
所述的0 滿足45° < 0 <90。。所述的L 滿足L 彡 h/ (-tan 2 0)。所述的第一、第二光敏光纖對紫外光有光敏性，均置于空氣、水、折射率小于等于光纖包層折射率的折射率匹配液或石英晶體中。所述的第一和第二閃耀光纖光柵為Bragg閃耀光纖光柵。該激光器包括有源光纖I，第一和第二光敏光纖21、22，刻寫在第一光敏光纖21上的第一閃耀光纖光柵31，波分復用器和泵浦源5。第一、第二光敏光纖21、22同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h ;第一閃耀光纖光柵31的成柵面與第一光敏光纖21成0角度，與第一和第二光敏光纖21、22所處的平面垂直。各部分的連接方式為有源光纖I的一端接波分復用器的第三端ロ 43，有源光纖I的另一端接第一光敏光纖21的一端，第二光敏光纖22的一端接波分復用器的第二端ロ 42，波分復用器的第一端ロ 41接泵浦源5,激光從第一光敏光纖21的另一端輸出。所述的h滿足0彡h彡10cm。所述的0 滿足0。く 0 <45。。所述的第一閃耀光纖光柵31為Bragg閃耀光纖光柵或長周期閃耀光纖光柵。本發明和已有技術相比所具有的有益效果傳統線性腔光纖激光器含有兩個中心波長一致的Bragg光纖光柵，以此構成對光信號進行放大的諧振腔，但是諧振腔越長，其中的相鄰縱橫的間隔越小，單靠光柵的選頻作用無法使得激光信號帶寬更窄，本發明以兩個閃耀光纖光柵在諧振腔中構成復合的腔結構，使在較長的諧振腔情況下仍然可以實現相鄰縱橫的間距足夠大以至于在閃耀光纖光柵帶寬范圍內僅存在數量很小的縱橫，甚至是單縱模，將激光信號的帶寬壓至很窄。本發明采用ー個閃耀光纖光柵時整個結構實現傳統環行行波腔的功能，但相比傳統的環行腔激光器，本發明所述結構無需環行器等價格高昂的器件，使激光器的穩定性大大提升的同時成本并沒有很大改變。
圖I為基于閃耀光纖光柵的光纖激光器。圖2為第一、第二閃耀光纖光柵之間的光路圖。圖3為只有一個閃耀光纖光柵的基于閃耀光纖光柵的光纖激光器。
圖4為第一、第二光 敏光纖之間的光路圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進ー步描述。實施方式一基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，如圖1，該激光器包括有源光纖1，第一和第二光敏光纖21、22，分別刻寫在第一和第二光敏光纖21、22上的第一和第二閃耀光纖光柵31、32，波分復用器和泵浦源5。第一、第二光敏光纖21、22同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h ;第一和第二閃耀光纖光柵31、32的成柵面互相平行，與第一、第二光敏光纖21、22成0角度，與第一和第二光敏光纖21、22所處的平面垂直；第一閃耀光纖光柵31與第二閃耀光纖光柵32沿第一光敏光纖21方向的最近處距離為し所謂成柵面即為光纖光柵中折射率調制區域內相同折射率的一系列平面，這些平面相互平行。所謂邊沿的最近距離為兩光纖的軸心距離減去再光纖的半徑所得的值。各部分的連接方式為有源光纖I的一端接波分復用器的第三端ロ 43,有源光纖I的另一端接第一光敏光纖21的一端，第二光敏光纖22的一端接波分復用器的第二端ロ 42，波分復用器的第一端ロ 41接泵浦源5,激光從第一、第二光敏光纖21、22的另一端輸出。所述的有源光纖I所摻雜的稀土離子包括鉺離子、鐿離子、銩離子、欽離子、釹離子。所述的h滿足0≤h≤10cm。所述的0 滿足45。< 9 <90。。所述的L 滿足L ≥ h/ (-tan 2 0)。所述的第一、第二光敏光纖21、22對紫外光有光敏性，均置于空氣、水、折射率小于等于光纖包層折射率的折射率匹配液或石英晶體中。所述的第一和第二閃耀光纖光柵31、32為Bragg閃耀光纖光柵。Bragg閃耀光纖光柵與傳統Bragg光纖光柵的區別僅在于Bragg閃耀光纖光柵的成柵面不與所在光纖垂直。Bragg閃耀光纖光柵的折射率調制周期小于I微米。第一、第二閃耀光纖光柵31、32之間的光路圖如圖2所示，箭頭方向為其中傳播的光信號的方向，在第一、第二閃耀光纖光柵31、32之間，光信號沿環形傳播，與整個激光器的其它結構構成復合腔結構，使輸出激光帶寬變窄。實施方式ニ基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，如圖3,該激光器包括有源光纖I,第一和第二光敏光纖21、22，刻寫在第一光敏光纖21上的第一閃耀光纖光柵31，波分復用器和泵浦源5。第一、第二光敏光纖21、22同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h ;第一閃耀光纖光柵31的成柵面與第一光敏光纖21成0角度，與第一和第二光敏光纖21、22所處的平面垂直。各部分的連接方式為有源光纖I的一端接波分復用器的第三端ロ 43，有源光纖I的另一端接第一光敏光纖21的一端，第二光敏光纖22的一端接波分復用器的第二端ロ 42，波分復用器的第一端ロ 41接泵浦源5,激光從第一光敏光纖21的另一端輸出。所述的h 滿足0 < h < IOcm ；所述的0 滿足0。< 0 < 45。；所述的第一、第二光敏光纖21、22對紫外光有光敏性，均置于空氣、水、折射率小于等于光纖包層折射率的折射率匹配液或石英晶體中。所述的第一和第二閃耀光纖光柵31、32為Bragg閃耀光纖光柵。Bragg閃耀光纖光柵與傳統Bragg光纖光柵的區別僅在于Bragg閃耀光纖光柵的成柵面不與所在光纖垂直。長周期閃耀光纖光柵與傳統長周期光纖光柵的區別僅在于長周期閃耀光纖光柵的成柵面不與所在光纖垂直。長周期閃耀光纖光柵的折射率調制周期大于I微米。第一、第二光敏光纖(21、22)之間的光路圖如圖4所示，箭頭方向為其中傳播的光信號的方向，整個激光器的選頻裝置只有第一閃耀光纖光柵(31)，采用行波腔結構，實現穩定的環行腔激光輸出。
權利要求
1.基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，其特征在干該激光器包括有源光纖(1)，第一和第二光敏光纖(21、22)，分別刻寫在第一和第二光敏光纖(21、22)上的第一和第二閃耀光纖光柵(31、32)，波分復用器和泵浦源(5)； 第一、第二光敏光纖(21、22)同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h;第一和第二閃耀光纖光柵(31、32)的成柵面互相平行，與第一、第二光敏光纖(21、22)成0角度，與第一和第二光敏光纖(21、22)所處的平面垂直；第一閃耀光纖光柵(31)與第二閃耀光纖光柵(32)沿第一光敏光纖(21)方向的最近處距離為L ； 各部分的連接方式為有源光纖(I)的一端接波分復用器的第三端ロ(43)，有源光纖(I)的另一端接第一光敏光纖(21)的一端，第二光敏光纖(22)的一端接波分復用器的第二端ロ(42)，波分復用器的第一端ロ(41)接泵浦源(5)，激光從第一、第二光敏光纖(21、22)的另一端輸出。
2.根據權利要求I所述的基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的有源光纖(I)所摻雜的稀土離子包括鉺離子、鐿離子、銩離子、欽離子、釹離子； 所述的h滿足0 < h < IOcm ； 所述的9滿足45° < 0 < 90° ; 所述的L滿足L彡h/ (-tan 2 0)。
3.根據權利要求I所述的基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的第一、第二光敏光纖(21、22)對紫外光有光敏性，均置于空氣、水、折射率小于等于光纖包層折射率的折射率匹配液或石英晶體中。
4.根據權利要求I所述的基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的第一和第二閃耀光纖光柵(31、32)為Bragg閃耀光纖光柵。
5.根據權利要求I所述的基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，其特征在于 該激光器包括有源光纖(I)，第一和第二光敏光纖(21、22),刻寫在第一光敏光纖(21)上的第一閃耀光纖光柵(31)，波分復用器和泵浦源(5)； 第一、第二光敏光纖(21、22)同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h;第一閃耀光纖光柵(31)的成柵面與第一光敏光纖(21)成0角度，與第一和第二光敏光纖(21、22)所處的平面垂直； 各部分的連接方式為有源光纖(I)的一端接波分復用器的第三端ロ(43)，有源光纖(I)的另一端接第一光敏光纖(21)的一端，第二光敏光纖(22)的一端接波分復用器的第二端ロ(42)，波分復用器的第一端ロ(41)接泵浦源(5)，激光從第一光敏光纖(21)的另一端輸出； 所述的h滿足0 < h < IOcm ； 所述的9滿足0° < 0 < 45° ; 所述的第一閃耀光纖光柵(31)為Bragg閃耀光纖光柵或長周期閃耀光纖光柵。
全文摘要
基于閃耀光纖光柵的光纖激光器，涉及一種光纖激光器，適用于光纖通信領域。解決了目前的光纖激光器穩定性差，成本高，窄帶寬的控制手段復雜的問題。該激光器包括有源光纖(1)，第一和第二光敏光纖(21、22)，分別刻寫在第一和第二光敏光纖(21、22)上的第一和第二閃耀光纖光柵(31、32)，波分復用器和泵浦源(5)。第一、第二光敏光纖(21、22)同處于同一平面內平行放置，邊沿的最近距離為h；第一和第二閃耀光纖光柵(31、32)的成柵面互相平行，與第一、第二光敏光纖(21、22)成θ角度，與第一和第二光敏光纖(21、22)所處的平面垂直；第一閃耀光纖光柵(31)與第二閃耀光纖光柵(32)沿第一光敏光纖(21)方向的最近處距離為L。
文檔編號H01S3/067GK102623878SQ20121011581
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者馮亭, 寧提綱, 鞏玲仙, 張嬋, 李晶, 李超, 溫曉東, 王春燦 申請人:北京交通大學