專利名稱：應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖光源，具體地指一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源。
背景技術(shù)：
光纖陀螺作為ー種能夠精確地確定運動物體方位的儀器，是現(xiàn)代航空、航海、航天和國防エ業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，光纖陀螺的商品化在上世紀(jì)90年代初陸續(xù)展開，中低精度的光纖陀螺(特別是干涉式光纖陀螺)已經(jīng)實現(xiàn)商品化，并在多領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)
用。現(xiàn)在高精度光纖陀螺儀的開發(fā)和研制已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，吸引了國際上很多國家和科研機構(gòu)的眼球，而高平坦度、高平均波長穩(wěn)定度的寬帶光源作為高精度光纖陀螺儀的關(guān)鍵部件一直是カ求突破的難點。高精度光纖陀螺儀用的高平坦化、寬帶寬的光譜可以降低摻Er光纖光源能的相干性，減少背向瑞利散射、偏振交叉耦合和克爾效應(yīng)等引起的相干噪聲，改善光路系統(tǒng)的信噪比和減少光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)。但是，現(xiàn)有摻Er光纖光源具有的不對稱雙峰結(jié)構(gòu)輸出光譜特性限制了光源的光譜帶寬，難以滿足實際應(yīng)用的需要。因此摻Er光纖光源的増益平坦化是提高光纖陀螺儀精度的關(guān)鍵。目前，實現(xiàn)摻Er光纖光源輸出光譜平坦化主要有兩種方法一種是設(shè)法改變摻Er光纖的材料特性，該方法技術(shù)難度大，制作エ藝復(fù)雜，開發(fā)周期長；另一種是設(shè)計與摻Er光纖光源輸出譜線的增益相反的濾波器，抵消譜線中增益大的尖峰，達(dá)到平坦輸出譜線的目的，該方法應(yīng)用比較廣泛。公告號為US 5875203的美國專利公開了ー種穩(wěn)定光纖光源的光譜濾波技術(shù),其實現(xiàn)方案是雙程反向結(jié)構(gòu)的ASE(Amplified Spontaneous Emission)光源包括一泵浦光源、摻Er光纖、反射鏡、長周期光柵以及隔離器，長周期光柵放置在摻Er光纖中、反射鏡之前，起到増益平坦濾波的作用，隔離器消除光反饋，從而輸出平坦化的寬光譜。授權(quán)公告號為CN 2842454Y的中國專利《光纖陀螺儀用光纖光源》公布了ー種光纖陀螺儀用光纖光源，實現(xiàn)方式為泵浦源輸出光束經(jīng)過第一耦合器后按照預(yù)設(shè)功率比分成兩束，一束光束經(jīng)過第一波分復(fù)用器輸入到第一摻Er光纖內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生超輻射光源，經(jīng)ー反射鏡后反射回來，再一次經(jīng)過摻Er光纖進行放大，經(jīng)過第一隔離器后輸入到第二摻Er光纖中作為泵浦光，同時第二摻Er光纖還受到由第二波分復(fù)用器輸入的分束出來的另ー泵浦光的激發(fā)，產(chǎn)生超熒光光譜。超熒光光譜依次經(jīng)過第二隔離器和長周期光柵進行消光反饋和光譜平坦化，最后輸出高平坦度ASE光譜?，F(xiàn)有技術(shù)大都采用在輸出端設(shè)置長周期光柵對ASE光源進行增益平坦濾波，以實現(xiàn)光譜平坦化的方法，這些方法的功率損耗較大，且長周期光柵的制作エ藝復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，能夠在保證系統(tǒng)低偏振度以及高的功率穩(wěn)定性的前提下，實現(xiàn)較大光譜寬度的光譜輸出。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，包括980nm泵浦激光器、波分復(fù)用器、摻Er光纖、光纖法拉第旋鏡和光隔離器，所述光纖法拉第旋鏡包括磁性光學(xué)晶體、磁性光學(xué)晶體外用于形成磁場的永磁性物質(zhì)和反射鏡，其特別之處在于所述反射鏡表面鍍有介質(zhì)膜，用于輸出與入射光譜增益相反的反射光譜。上述技術(shù)方案中，所述介質(zhì)膜的厚度為O. 8 I. 2mm。 上述技術(shù)方案中，所述介質(zhì)膜為SiO2或者Al2O3材質(zhì)。 上述技術(shù)方案中，所述摻Er光纖的一端與光纖法拉第旋鏡連接,另一端通過波分復(fù)用器分別與用作泵浦源的980nm泵浦激光器和用于光信號隔離的光隔離器連接。本實用新型的有益效果在干光纖法拉第旋鏡的反射鏡上介質(zhì)膜的設(shè)置，能夠使介質(zhì)膜的反射譜線與摻Er光纖的輸出譜線增益相反，進而抵消了光譜中增益大的尖峰、增大了增益相對較小的峰，最終使輸出譜線平坦；且與現(xiàn)有使用濾波器的摻Er光纖光源相比,本實用新型內(nèi)部濾波的損耗低,輸出光功率大。
圖I為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中法拉第旋鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中摻Er光纖的輸出光譜；圖4為圖3光譜經(jīng)圖2法拉第旋鏡反射后的輸出光譜；圖5為圖I光源的輸出光譜；圖中l(wèi)_980nm泵浦激光器，2-光纖法拉第旋鏡(其中2. I-磁性光學(xué)晶體，2. 2-永磁性物質(zhì),2. 3-反射鏡,2. 4-介質(zhì)膜)，3-波分復(fù)用器,4-摻Er光纖,5-光隔離器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進ー步的詳細(xì)描述如圖I和圖2所示，本實用新型的一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，包括980nm泵浦激光器l、980nm/1550nm的波分復(fù)用器3、摻Er光纖4、光纖法拉第旋鏡2和光隔離器5。本實施例的上述各器件的尾纖均采用熔接方式連接，并采用雙程反向結(jié)構(gòu)，即980nm泵浦激光器I與980nm/1550nm波分復(fù)用器3的980nm輸入端相連，980nm/1550nm波分復(fù)用器3的1550nm端與光隔離器5相連,摻Er光纖4的一端連接波分復(fù)用器3的光纖端、另一端與光纖法拉第旋鏡2連接。本實施例中的光纖法拉第旋鏡2包括常規(guī)的磁性光學(xué)晶體2. I、磁性光學(xué)晶體2. I外用于形成磁場的永磁性物質(zhì)2. 2和反射鏡2. 3，本實用新型在反射鏡2. 3表面鍍有介質(zhì)膜2. 4。該鍍膜的反射鏡2. 3由具有選頻作用的介質(zhì)通過電子束蒸發(fā)或磁控濺射等方法鍍在反射鏡2. 3表面制成。選用的介質(zhì)包括常用的Si02、Al2O3等，根據(jù)摻Er光纖4的輸出光譜，介質(zhì)膜的厚度在O. 8 I. 2mm,優(yōu)選1mm。如圖3和圖4所示，介質(zhì)膜2. 4對不同波長的入射光具有不同反射率，本實施例中介質(zhì)膜2. 4為Imm厚的Al2O3膜，能夠輸出與摻Er光纖4輸出譜線增益相反的反射光譜，從而抵消摻Er光纖4輸出譜線中增益大的尖峰(如圖3中的1530nm處)、增大增益相對較小的光譜(如圖4中的1560nm處)，最終使輸出譜線平坦，如圖5所示。本實用新型的工作原理為980nm泵浦激光器I產(chǎn)生980nm泵浦光，經(jīng)波分復(fù)用器3后進入摻Er光纖4，激發(fā)Er離子的自發(fā)輻射，一部分輻射譜反向傳播進入波分復(fù)用器3并從其1550nm端輸出，另一部分進入光纖法拉第旋鏡2。進入光纖法拉第旋鏡2的光,在磁性光學(xué)晶體2. I中線偏振光的振動面旋轉(zhuǎn)90° ,并在介質(zhì)膜2. 4的作用下輸出與入射光譜增益相反的反射光譜，反射光譜再次進入摻Er光纖4，被部分信號放大后經(jīng)波分復(fù)用器3輸出，該部分光與前述反向傳播的自發(fā)福射光疊加后經(jīng)光隔離器5輸出。高隔離度(隔離度>55dB)的光隔離器5隔離了可能從后面系統(tǒng)中反射(或者散射)回來的光以保證光源系統(tǒng)的功率穩(wěn)定性，以及降低由反饋光造成的平均波長的擾動。本實用新型的核心在于在反射鏡2. 3表面鍍介質(zhì)膜2. 4，以使介質(zhì)膜2. 4的反射譜線與摻Er光纖的輸出譜線增益相反，進而抵消了光譜中增益大的尖峰、増大了増益相對較小的峰，最終使輸出譜線平坦，且整個光源的內(nèi)部濾波的損耗低，輸出光功率大。所以，其保護范圍并不限于上述實施例。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的范圍和精神，例如根據(jù)摻Er光纖4輸出光譜的不同，介質(zhì)膜2. 4的厚度可在O. 8 I. 2mm內(nèi)調(diào)整；光纖光源中各器件的連接方式也不限于其尾纖的熔接，并可采用雙程正向結(jié)構(gòu)等。倘若這些改動和變形屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，包括980nm泵浦激光器(I)、波分復(fù)用器(3)、摻Er光纖(4)、光纖法拉第旋鏡⑵和光隔離器(5)，所述光纖法拉第旋鏡(2)包括磁性光學(xué)晶體(2. I)、磁性光學(xué)晶體(2. I)外用于形成磁場的永磁性物質(zhì)(2. 2)和反射鏡(2. 3)，其特征在于所述反射鏡(2. 3)表面鍍有介質(zhì)膜(2. 4)，用于輸出與入射光譜增益相反的反射光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源,其特征在于所述介質(zhì)膜(2. 4)的厚度為0. 8 I. 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源,其特征在于所述介質(zhì)膜(2. 4)為SiO2或者Al2O3材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源,其特征在于所述摻Er光纖(4)的一端與光纖法拉第旋鏡(2)連接，另一端通過波分復(fù)用器 (3)分別與用作泵浦源的980nm泵浦激光器(I)和用于光信號隔離的光隔離器(5)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，其特征在于所述摻Er光纖(4)的一端與光纖法拉第旋鏡(2)連接，另一端通過波分復(fù)用器(3)分別與用作泵浦源的980nm泵浦激光器(I)和用于光信號隔離的光隔離器(5)連接。
專利摘要一種應(yīng)用于光纖傳感的高平均波長穩(wěn)定的摻Er光纖光源，包括980nm泵浦激光器、波分復(fù)用器、摻Er光纖、光纖法拉第旋鏡和光隔離器，所述光纖法拉第旋鏡包括磁性光學(xué)晶體、磁性光學(xué)晶體外用于形成磁場的永磁性物質(zhì)和反射鏡，其特別之處在于所述反射鏡表面鍍有介質(zhì)膜，用于輸出與入射光譜增益相反的反射光譜。本實用新型的有益效果在于光纖法拉第旋鏡的反射鏡上介質(zhì)膜的設(shè)置，能夠使介質(zhì)膜的反射譜線與摻Er光纖的輸出譜線增益相反，進而抵消了光譜中增益大的尖峰、增大了增益相對較小的峰，最終使輸出譜線平坦；且與現(xiàn)有使用濾波器的摻Er光纖光源相比，本實用新型內(nèi)部濾波的損耗低，輸出光功率大。
文檔編號H01S3/067GK202405607SQ20122000087
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者李艷華, 汪洪海, 皮亞斌 申請人:武漢長盈通光電技術(shù)有限公司