專利名稱：一種波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到光纖傳感、光集成以及相干檢測等領(lǐng)域所應(yīng)用的光源，是一種基于微納光纖波長可調(diào)諧微型單模激光器。
背景技術(shù)：
波長可調(diào)諧的微納單模光纖激光器是將有源光纖的直徑熔融拉至微米或者納米尺寸量級(即微納光纖)，然后采用微操作，精密操控使其構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)的諧振腔，整個光學(xué)諧振腔直徑僅數(shù)百微米，長度幾個毫米。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體刻蝕的微型光學(xué)腔相比，具有如下優(yōu)勢:1、微型光纖激光器通過一段摻雜微納光纖提供增益，增益光纖構(gòu)成的光學(xué)諧振腔具有濾波和選頻的多重作用，結(jié)構(gòu)緊湊；2、微型光纖激光器利用錐型光纖耦合輸出，由于光纖特有的柔韌性，可以任意設(shè)計耦合區(qū)位 置、耦合長度以及耦合角度等參數(shù)；3、微型光纖激光器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，而且成本很低，滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用需求；4、微型光纖激光器輸出波長可調(diào)諧。目前，傳統(tǒng)的刻蝕得到的微型激光器存在一些無法克服的缺點(diǎn):一方面，刻蝕方法得到微型激光器一旦成型，就不能再改變其結(jié)構(gòu)，不方便后續(xù)的調(diào)試和操作；另一方面，刻蝕方法成本昂貴，需要復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備和精密的測試儀器對其產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格控制。因此，對于芯片級的應(yīng)用，迫切需要一種成本低廉、操作方便、性能穩(wěn)定的微型激光器。目前利用微納光纖制作微型激光器已有報道，浙江大學(xué)童利民等實用新型的“微光纖環(huán)形結(jié)激光器”利用摻雜光纖制作成單環(huán)結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)激光波長的調(diào)諧，也不易于實現(xiàn)單模激光輸出。華中科技大學(xué)李琪真等實用新型了“微納光纖濾波器、光纖激光器、光纖傳感裝備及制作方法”，提出了一種“8”字型結(jié)構(gòu)激光腔，但該結(jié)構(gòu)也未實現(xiàn)激光波長的可調(diào)諧輸出。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)方面的問題，提出一種新型的波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器。在不使用光纖光柵，F(xiàn)-P濾波器等元件的前提下，本實用新型提出采用嵌套雙環(huán)微型諧振腔結(jié)構(gòu)，輸出激光必須同時滿足每一個環(huán)的諧振條件，簡單方便地實現(xiàn)了單模激光輸出。另外，通過輸出光纖錐與嵌套雙環(huán)微型諧振腔耦合區(qū)具有對不同波長激光的選擇性，通過壓電陶瓷精確調(diào)節(jié)耦合區(qū)的參數(shù)(長度、角度等)來實現(xiàn)不同波長激光的輸出。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器，包括分別與第一半導(dǎo)體泵浦激光器、第二半導(dǎo)體泵浦激光器相連接的第一光波分復(fù)用器及第二光波分復(fù)用器，與第一光波分復(fù)用器相連接的第一輸出端口、與第二光波分復(fù)用器相連接的第二輸出端口，還包括設(shè)置在基板上的嵌套雙環(huán)微型諧振腔，該嵌套雙環(huán)微型諧振腔由有源微納光纖打結(jié)成的2個具不同直徑大小的內(nèi)環(huán)及外環(huán)構(gòu)成，所述套環(huán)結(jié)構(gòu)分別與第一光波分復(fù)用器及第二光波分復(fù)用器公共端的第一錐形光纖和第二錐形光纖相耦合，所述第二光波分復(fù)用器的公共端設(shè)置有受信號發(fā)生器控制的壓電陶瓷。進(jìn)一步地，所述有源微納光纖是摻雜稀土離子或者過渡金屬離子的發(fā)光光纖。進(jìn)一步地，所述第一錐形光纖和第二錐形光纖的尾纖長為5pm飛mm，直徑為
0.8飛u m,且與所述嵌套雙環(huán)微型諧振腔所用有源微納光纖的直徑相匹配。將直徑為0.8飛Pm的有源光纖通過微操作打結(jié)成嵌套雙環(huán)微型諧振腔，錐形光纖作為半導(dǎo)體泵浦激光器輸入端和激光輸出端，其直徑與有源微納光纖直徑相匹配，半導(dǎo)體泵浦激光器開啟，二者通過倏逝波進(jìn)行耦合，將泵浦光注入諧振腔，并將諧振腔內(nèi)形成的單模激光輸出，通過調(diào)整錐形光纖與諧振腔的耦合長度和耦合角度，實現(xiàn)激光波長的調(diào)諧。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下幾個主要的優(yōu)點(diǎn):(I ]本實用新型采用有源腔結(jié)構(gòu)直接作為濾波器，不必另外接入成本高的濾波器。(2)本實用新型采用特殊的嵌套雙環(huán)微型諧振腔進(jìn)行模式的選擇，只有同時滿足兩個環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的縱模才能起振，這種簡單有效的選模方式更容易實現(xiàn)單縱模激光的振蕩輸出。(3)本實用新型采用錐形光纖與微型光纖諧振腔耦合的方式進(jìn)行泵浦光的注入與信號激光的輸出，這種靈活的結(jié)構(gòu)是波長調(diào)諧的重要前提，可以通過改變錐光纖與諧振腔耦合區(qū)的參數(shù)(耦合長度，角度等)實現(xiàn)不同波長調(diào)諧輸出。

圖1是本實用新型所述光路裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述微型雙套環(huán)諧振腔以及光纖錐結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型實施例所調(diào)諧波長的光譜圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施事例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步的說明闡釋，但不限于該實施方式。如圖1所示，波長可調(diào)諧微型單頻光纖激光器，由雙套環(huán)微型諧振腔1、基板2、第一光波分復(fù)用器3，第二光波分復(fù)用器4、第一半導(dǎo)體泵浦激光器5、第二半導(dǎo)體泵浦激光器
6、壓電陶瓷9、信號發(fā)生器10以及第一輸出端口 7和第二輸出端口 8構(gòu)成。本實施例中第一半導(dǎo)體泵浦激光器5、第二半導(dǎo)體泵浦激光器6的泵浦波長為976nm,輸出功率可調(diào)諧,輸出尾纖為單模光纖。第一半導(dǎo)體泵浦激光器5、第二半導(dǎo)體泵浦激光器6分別第一光波分復(fù)用器3，第二光波分復(fù)用器4，為雙套環(huán)微型諧振腔I提供泵浦抽運(yùn)能量(正向、反向)。將第一光波分復(fù)用器3的公共端拉錐后與嵌套雙環(huán)微型諧振腔I相連。將第二光波分復(fù)用器4的公共端拉錐后與雙套環(huán)微型諧振腔I相連，將壓電陶瓷9加載在第二光波分復(fù)用器4的公共端并且通過信號發(fā)生器10控制該壓電陶瓷參數(shù)。最終，激光通過第一輸出端口 7和第二輸出端口 8輸出。
如圖2所示，本實用新型所使用的雙套環(huán)微型諧振腔I由外環(huán)11、內(nèi)環(huán)12和基板2構(gòu)成。本實施例中所用的雙套環(huán)微型諧振腔由鉺鐿共摻磷酸鹽光纖拉制，其直徑為
1.88 u m，環(huán)的直徑分別為206 y m和351 y m。本實施例中所用的基板2為折射率為1.38的氟化鎂基板，尺寸為I z 2cm。如圖2所示，本實用新型所使用的光纖錐分別由第一錐形光纖31和第二錐形光纖41的公共端拉制。錐尾部直徑為1.9 y m，長度為30 u m,該結(jié)構(gòu)可以有效的把泵浦光由傳統(tǒng)的芯包界面?zhèn)鬏數(shù)墓饫w注入到雙套環(huán)微型光纖諧振腔中，而且由于其特殊的結(jié)構(gòu)，不用考慮其反射光對器件造成的損害。如圖3所示，本實用新型實施例所輸出的激光波長可調(diào)諧光譜圖，圖中所示為2個間距為1.2nm的波長，通過精細(xì)調(diào)節(jié)壓電陶瓷可以得到更多調(diào)諧波長，這里不一一列出。本實用新型中的有源微納光纖不僅適用于鉺鐿共摻磷酸鹽光纖，適用于所有有源摻雜光纖。本實用新型中的基板不僅適用于氟化鎂基板，也適用于氣凝膠法制得的折射率低于1.4的各種結(jié)構(gòu)。如上所述，能夠較好的實現(xiàn)本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用·于限定其實施范圍。
權(quán)利要求1.一種波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器，包括分別與第一半導(dǎo)體泵浦激光器(5)、第二半導(dǎo)體泵浦激光器(6)相連接的第一光波分復(fù)用器(3)及第二光波分復(fù)用器(4)，與第一光波分復(fù)用器(3)相連接的第一輸出端口(7)、與第二光波分復(fù)用器(4)相連接的第二輸出端口(8)，其特征在于，還包括設(shè)置在基板(2)上的嵌套雙環(huán)微型諧振腔(I )，該嵌套雙環(huán)微型諧振腔(I)由有源微納光纖打結(jié)成的2個具不同直徑大小的內(nèi)環(huán)(12)及外環(huán)(11)構(gòu)成，所述嵌套雙環(huán)微型諧振腔(I)分別與第一光波分復(fù)用器(3)及第二光波分復(fù)用器(4)公共端的第一錐形光纖(31)和第二錐形光纖(41)相耦合，所述第二光波分復(fù)用器(4)的公共端設(shè)置有受信號發(fā)生器(10)控制的壓電陶瓷(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器，其特征在于，所述有源微納光纖是摻雜稀土離子或者過渡金屬離子的發(fā)光光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器，其特征在于，所述第一錐形光纖(31)和第二錐形光纖(41)的尾纖長為5 飛mm，直徑為0.8飛ym，且與所述嵌套雙環(huán)微型諧振腔(I)所 用有源微納光纖的直徑相匹配。
專利摘要一種波長可調(diào)諧微型單模光纖激光器，包括分別與第一半導(dǎo)體泵浦激光器、第二半導(dǎo)體泵浦激光器相連接的第一光波分復(fù)用器及第二光波分復(fù)用器，與第一光波分復(fù)用器相連接的第一輸出端口、與第二光波分復(fù)用器相連接的第二輸出端口，還包括設(shè)置在基板上的嵌套雙環(huán)微型諧振腔，該嵌套雙環(huán)微型諧振腔由有源微納光纖打結(jié)成的2個具不同直徑大小的內(nèi)環(huán)及外環(huán)構(gòu)成，所述套環(huán)結(jié)構(gòu)分別與第一光波分復(fù)用器及第二光波分復(fù)用器公共端的第一錐形光纖和第二錐形光纖相耦合，所述第二光波分復(fù)用器的公共端設(shè)置有受信號發(fā)生器控制的壓電陶瓷、本實用新型采用嵌套雙環(huán)微型諧振腔，通過改變錐光纖與諧振腔耦合區(qū)的參數(shù)實現(xiàn)不同波長調(diào)諧輸出。
文檔編號H01S3/08GK203166299SQ201320098569
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者楊中民, 樊偉, 甘久林, 徐善輝, 姜中宏 申請人:華南理工大學(xué)