一種窄線寬光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種窄線寬光纖激光器，包括：光纖振蕩器和光纖放大器；所述光纖振蕩器產(chǎn)生窄線寬種子信號，并輸出給所述光纖放大器；其中：所述光纖振蕩器包括：光纖振蕩器泵浦裝置、以及順次連接的窄線寬高反光纖光柵、光纖振蕩器增益光纖和窄線寬輸出光纖光柵；所述光纖放大器包括：光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。本發(fā)明有效地解決了現(xiàn)有窄線寬光纖激光器實現(xiàn)難度較大的問題。本發(fā)明采用窄帶光纖光柵作為振蕩器的腔鏡，可以有效地限定輸出激光的線寬，以保證提供滿足要求的輸出激光。本發(fā)明采用光柵諧振腔加放大級的方式，可以較容易地實現(xiàn)高功率的窄線寬激光輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)。
【專利說明】一種窄線寬光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種窄線寬光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器因其具有優(yōu)異的光束質(zhì)量、非常高的功率和功率密度、易于冷卻、高的穩(wěn)定性和可靠性等多方面的優(yōu)點受到人們的日益關(guān)注，并在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，窄線寬光纖激光器因其輸出光束線寬較窄、噪聲較低，故而在相干合成、光纖傳感、光纖遙感、光纖通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并已成為目前光纖激光器發(fā)展的重要方向之一。
[0003]目前，窄線寬光纖激光器多通過F-P標(biāo)準(zhǔn)具、在增益光纖上刻入布拉格光柵、非相干技術(shù)、可飽和吸收體、相位調(diào)制等方式實現(xiàn)。但是，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具的光學(xué)表面容易與腔鏡形成子腔，不利于窄線寬的激光運轉(zhuǎn)。增益光纖上刻入光柵的方法對光柵的制作工藝要求較高，而且其中使用的增益光纖長度較短，很難獲得高功率的窄線寬激光輸出。非相干技術(shù)通過在腔內(nèi)加入光學(xué)器件消除駐波場，這會增大諧振腔內(nèi)的損耗從而降低激光器的效率。飽和吸收體對入射波長由自適應(yīng)的特性，但是其最佳長度較難確定。相位調(diào)制的方法通過對單頻種子源進(jìn)行相位調(diào)制而實現(xiàn)譜線展寬，進(jìn)而對窄線寬光束進(jìn)行功率放大。這種方法可以獲得高功率的激光輸出，但是由于可調(diào)制的參數(shù)較多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，實現(xiàn)起來難度較大?？傊?，基于現(xiàn)有技術(shù)的窄線寬光纖激光器實現(xiàn)難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明提供了一種窄線寬光纖激光器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的窄線寬光纖激光器實現(xiàn)難度較大的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種窄線寬光纖激光器，包括:光纖振蕩器和光纖放大器；所述光纖振蕩器產(chǎn)生窄線寬種子信號，并輸出給所述光纖放大器；其中:所述光纖振蕩器包括:光纖振蕩器泵浦裝置、以及順次連接的窄線寬高反光纖光柵、光纖振蕩器增益光纖和窄線寬輸出光纖光柵；所述光纖放大器包括:光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。
[0007]其中，所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射帶寬處于
0.0lnm?0.5nm之間；所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的中心波長相同；或者所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵中心波長的差值的絕對值小于所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬中的最小值。
[0008]其中，所述光纖振蕩器和所述光纖放大器通過隔離器連接。
[0009]其中，所述光纖振蕩器和所述光纖放大器通過模場適配器連接。
[0010]其中，在所述光纖振蕩器的窄線寬輸出光纖光柵尾端和所述光纖放大器中的光纖放大器增益光纖尾端連接泵浦泄漏器。
[0011]其中，所述光纖振蕩器泵浦裝置和所述光纖放大器泵浦裝置都包括泵浦源和泵浦率禹合裝置。[0012]其中，所述光纖振蕩器泵浦裝置和所述光纖放大器泵浦裝置采用側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)。
[0013]其中,所述光纖放大器包括一個或多個放大級；其中，每個放大級都包括光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。
[0014]其中，所述光纖放大器的各放大級之間，通過隔離器連接；在每個放大級中，光纖放大器增益光纖尾端連接泵浦泄露器；以及最后一級放大級的輸出端熔接有端帽或其他光束輸出裝置。
[0015]其中，所述光纖放大器中相鄰兩個放大級之間，通過模場適配器連接。
[0016]本發(fā)明有益效果如下:
[0017]本發(fā)明采用窄帶光纖光柵作為振蕩器的腔鏡，可以有效地限定輸出激光的線寬，以保證提供滿足要求的輸出激光。本發(fā)明采用光柵諧振腔加放大級的方式，可以較容易地實現(xiàn)高功率的窄線寬激光輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的窄線寬光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的采用一級放大的窄線寬光纖激光器的示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的采用兩級放大的窄線寬光纖激光器的示意圖；
[0021 ] 在圖2-圖3中，標(biāo)號的對照為:
[0022]1:光纖振蕩器，2:第一泵浦源，3: (2+1) Xl側(cè)泵耦合器，4a:窄線寬高反光纖光柵，4b:窄線寬輸出光纖光柵，5:第一增益光纖，6:泵浦泄漏器，7:隔離器，8:模場適配器，9:第二泵浦源，10: (6+1) X I側(cè)泵耦合器，11:第二增益光纖，12:端帽，13: (1+1) X I側(cè)泵耦合器，14:第三泵浦源，15:第三增益光纖，16:第四泵浦源，17:輸出端頭。
【具體實施方式】
[0023]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的窄線寬光纖激光器實現(xiàn)難度較大的問題，本發(fā)明提供了一種窄線寬光纖激光器，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0024]如圖1所示，圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的窄線寬光纖激光器的示意圖。
[0025]窄線寬激光器包括光纖振蕩器和光纖放大器。
[0026]光纖振蕩器包括:光纖振蕩器泵浦裝置、以及順次連接的窄線寬高反光纖光柵、光纖振蕩器增益光纖、窄線寬輸出光纖光柵。光纖振蕩器泵浦裝置為增益光纖提供能量。窄線寬光纖光柵(窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵)作為光纖振蕩器的腔鏡，利用光纖材料的光敏性，在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，從而在纖芯內(nèi)形成一個窄線寬濾波器，限制輸出激光的線寬。最終，光纖振蕩器產(chǎn)生窄線寬種子信號，并輸出給光纖放大器。
[0027]具體而言，光纖振蕩器泵浦裝置和光纖放大器泵浦裝置都包括泵浦源和泵浦耦合裝置。該光纖振蕩器泵浦裝置和光纖放大器泵浦裝置可以采用前向泵浦、后向泵浦、雙向泵浦等方式。圖1中光纖振蕩器泵浦裝置和光纖放大器泵浦裝置均采用前向泵浦方式。光纖振蕩器增益光纖前端連接窄線寬高反光纖光柵，尾端連接窄線寬輸出光纖光柵。
[0028]光纖振蕩器泵浦裝置采用側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)，以避免回光對泵浦源的損傷。其中，泵浦源可以采用半導(dǎo)體激光器二極管，根據(jù)采用的半導(dǎo)體激光器二極管的數(shù)量選擇匹配的泵浦耦合器。例如，泵浦源包括I個半導(dǎo)體激光器二極管，則泵浦耦合器采用(1+1) Xl側(cè)泵浦耦合器；泵浦源包括2個半導(dǎo)體激光器二極管，則泵浦耦合器采用(2+1)Χ1側(cè)泵浦耦合器；泵浦源包括6個半導(dǎo)體激光器二極管，則泵浦耦合器采用(6+1) X I側(cè)泵浦耦合器。
[0029]窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的基底光纖為無源光纖。窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬可以相同，也可以不同。窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的中心波長相同，或者，窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵中心波長的差值的絕對值小于窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬中的最小值。若窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬相同，貝1J反射線寬中的最小值即是反射線寬的值。例如:窄線寬高反光纖光柵的反射線寬為a、中心波長為b ；窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬為c (a≤C)、中心波長為d，那么，b=d，或者，|b-d| <a。優(yōu)選地，窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬處于0.01nm-0.5nm之間。
[0030]光纖振蕩器泵浦裝置產(chǎn)生的激光通過窄線寬高反光纖光柵、光纖振蕩器增益光纖和窄線寬輸出光纖光柵，形成符合要求的窄線寬種子信號。窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的中心波長，可以通過溫度控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)可變線寬的種子信號的輸出。進(jìn)一步地，在窄線寬輸出光纖光柵之后可以連接泵浦泄漏器，例如，當(dāng)光纖振蕩器泵浦裝置采用前向泵浦時，則在窄線寬輸出光纖光柵尾端連接泵浦泄漏器。通過該泵浦泄漏器濾除光纖中殘余的泵浦光。
[0031]光纖振蕩器和光纖放大器通過隔離器連接。具體而言，為了防止光纖放大器的非線性效應(yīng)和ASE(Amplified Spontaneous Emission,放大自發(fā)福射)反向光對光纖振蕩器造成的損壞，可以在光纖振蕩器和光纖放大器之間連接隔離器。若光纖振蕩器和光纖放大器所采用的增益光纖 不同，在光纖振蕩器和光纖放大器之間可以安裝模場適配器。光纖振蕩器輸出的窄線寬種子信號通過隔離器和模場適配器注入光纖放大器。
[0032]光纖放大器包括光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。光纖放大器包括一個或多個放大級，每個放大級都包括光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。光纖放大器中相鄰兩個放大級之間通過隔離器連接，以應(yīng)對放大級的非線性效應(yīng)和ASE反向光。如果兩個放大級之間采用的增益光纖不同，則在兩個放大級之間連接模場適配器。
[0033]在光纖放大器的每個放大級中，光纖放大器泵浦裝置包括泵浦源和泵浦耦合裝置，用于為光纖放大器增益光纖提供能量。其中，光纖放大器泵浦裝置采用側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)。在每個放大級的光纖放大器增益光纖尾端連接泵浦泄漏器，以濾除增益光纖中殘余的泵浦光。進(jìn)一步地，在最后一級放大級的輸出端熔接有端帽或其他光束輸出裝置。
[0034]為了更清晰的說明本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程，以下給出兩個較佳的實施例，進(jìn)一步地描述本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，以下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0035]實施例一:
[0036]如圖2所示，圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的采用一級放大的窄線寬光纖激光器的示意圖。
[0037]光纖振蕩器I包括:第一泵浦源2、(2+1) X I側(cè)泵耦合器3、窄線寬高反光纖光柵4a、窄線寬輸出光纖光柵4b、第一增益光纖5和泵浦泄漏器6。
[0038]第一泵浦源2包括兩個半導(dǎo)體激光器二極管。光纖振蕩器I的兩個窄線寬光纖光柵，即窄線寬高反光纖光柵4a和窄線寬輸出光纖光柵4b,中心波長均為1064nm,反射線寬為0.1nm,這兩個參數(shù)限定了光纖振蕩器I輸出的窄線寬種子信號的光譜寬度。光纖振蕩器I的第一增益光纖5采用10/130 μ m摻鐿雙包層光纖。為了避免光纖放大器的非線性效應(yīng)和ASE反向光對于光纖振蕩器的損壞,在光纖振蕩器I和光纖放大器之間連接有隔離器7。由于光纖放大器中的第二增益光纖為20/400 μ m摻鐿雙包層光纖，與光纖振蕩器中的增益光纖不同，所以，為了實現(xiàn)兩級的高效連接，在隔離器7之后連接有模場適配器8進(jìn)行不同芯徑增益光纖之間的光束耦合。因此，光纖振蕩器I輸出的窄線寬激光(窄線寬種子信號)經(jīng)由泵浦泄漏器6進(jìn)行包層光泄漏后，通過隔離器7和模場適配器8注入光纖放大器。
[0039]在本實施例中，光纖放大器只包括一個放大級(主放大級)。光纖放大器包括第二泵浦源9、(6+1) X I側(cè)泵浦耦合器10和主放大級的第二增益光纖11。其中，第二泵浦源9包括6個半導(dǎo)體激光器二極管，6個半導(dǎo)體激光器二極管產(chǎn)生的激光通過(6+1) X I側(cè)泵浦耦合器10的6個泵浦注入端注入主放大級的第二增益光纖11，以實現(xiàn)對窄線寬種子信號的功率放大。主放大級的第二增益光纖11米用20/400 μ m摻鐿雙包層光纖,光纖放大器的末端熔接有端帽12，作為整個窄線寬光纖激光器的輸出端。
[0040]實施例二:
[0041]如圖3所示，圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的采用兩級放大的窄線寬光纖激光器的示意圖。兩級放大的窄線寬光纖激光器是指光纖放大器包括兩個放大級，即預(yù)放大級和主放大級。
[0042]光纖振蕩器I包括:第三泵浦源14、(1+1) X I側(cè)泵浦耦合器13、窄線寬高反光纖光柵4a、窄線寬輸出光纖光柵4b、第一增益光纖5和泵浦泄漏器6。第三泵浦源14包括一個半導(dǎo)體激光器二極管。窄線寬高反光纖光柵4a和窄線寬輸出光纖光柵4b的中心波長為1064.3nm,反射線寬為0.05nm。第一增益光纖5米用10/130 μ m摻鐿雙包層光纖。光纖振蕩器I輸出的窄線寬激光(窄線寬種子信號)經(jīng)由泵浦泄漏器6進(jìn)行包層光處理后，通過隔離器7注入光纖放大器的預(yù)放大級。進(jìn)一步地，由于光纖振蕩器I的第一增益光纖5和預(yù)放大級采用的第三增益光纖15相同，所以，在光纖振蕩器I和預(yù)放大級之間不必連接模場適配器。
[0043]光纖放大器的預(yù)放大級包括第四泵浦源16、(2+1) X I側(cè)泵浦耦合器3、第三增益光纖15和泵浦泄漏器6。預(yù)放大級的第四泵浦源16由兩個半導(dǎo)體激光器二極管組成。第四泵浦源16形成的激光經(jīng)由(2+1) X I側(cè)泵浦耦合器3注入預(yù)放大級的第三增益光纖15。第三增益光纖15為10/130 μ m的摻鐿雙包層光纖。
[0044]放大后的窄線寬種子信號經(jīng)由泵浦泄漏器6進(jìn)行泵浦光濾除。再通過隔離器7和模場適配器8注入光纖放大器的主放大級。
[0045]主放大級包括第二泵浦源9、泵浦耦合器10和第二增益光纖11。主放大級采用6個半導(dǎo)體激光器二極管作為第二泵浦源9、采用(6+1) X I側(cè)泵耦合器作為泵浦耦合器10。第二泵浦源9產(chǎn)生的激光通過(6+1) X I側(cè)泵耦合器10注入主放大級的第二增益光纖11，以實現(xiàn)對窄線寬種子信號的進(jìn)一步放大。主放大級的增益光纖采用25/400 μ m摻鐿雙包層光纖，其尾端連接輸出端頭17,作為整個窄線寬光纖激光器的輸出端。該輸出端頭17例如是QBH接頭。
[0046]本發(fā)明采用窄帶光纖光柵作為光纖振蕩器的腔鏡，可以有效地限定輸出激光的線寬，以保證提供滿足要求的輸出激光。進(jìn)一步地，在光纖振蕩器之后設(shè)置光纖放大器，可以較容易地實現(xiàn)高功率的窄線寬激光輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于窄線寬輸出的光纖激光器中。
[0047]本發(fā)明中窄帶光纖光柵的中心波長，可以通過溫度控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)可變線寬的激光輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，易于實現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于窄線寬輸出的光纖激光器中。
[0048]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種窄線寬光纖激光器，其特征在于，包括:光纖振蕩器和光纖放大器；所述光纖振蕩器產(chǎn)生窄線寬種子信號，并輸出給所述光纖放大器；其中:所述光纖振蕩器包括:光纖振蕩器泵浦裝置、以及順次連接的窄線寬高反光纖光柵、光纖振蕩器增益光纖和窄線寬輸出光纖光柵；所述光纖放大器包括:光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于: 所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射帶寬處于0.0lnm?0.5nm之間； 所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的中心波長相同；或者所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵中心波長的差值的絕對值小于所述窄線寬高反光纖光柵和窄線寬輸出光纖光柵的反射線寬中的最小值。
3.如權(quán)利要求1所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖振蕩器和所述光纖放大器通過隔離器連接。
4.如權(quán)利要求3所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖振蕩器和所述光纖放大器通過模場適配器連接。
5.如權(quán)利要求1所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，在所述光纖振蕩器的窄線寬輸出光纖光柵之后和所述光纖放大器中的光纖放大器增益光纖之后連接泵浦泄漏器。
6.如權(quán)利要求5所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖振蕩器泵浦裝置和所述光纖放大器泵浦裝置都包括泵浦源和泵浦耦合裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖振蕩器泵浦裝置和所述光纖放大器泵浦裝置采用側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于，所述光纖放大器包括一個或多個放大級；其中，每個放大級都包括光纖放大器泵浦裝置和光纖放大器增益光纖。
9.如權(quán)利要求8所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于: 所述光纖放大器的各放大級之間，通過隔離器連接； 在每個放大級中，光纖放大器增益光纖尾端連接泵浦泄露器；以及 在最后一級放大級的輸出端熔接有端帽或其他光束輸出裝置。
10.如權(quán)利要求7或8所述的窄線寬光纖激光器，其特征在于: 所述光纖放大器中相鄰兩個放大級之間，通過模場適配器連接。
【文檔編號】H01S3/067GK103986046SQ201410146859
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】郝金坪, 張昆, 張利明, 張大勇, 朱辰, 李堯, 王雄飛, 張浩彬, 趙鴻 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所