本實用新型屬于光纖激光技術領域，特別涉及一種基于帶間泵浦的高功率長波段全光纖單頻激光器的小型化結構。

背景技術：

單頻光纖激光器是指諧振腔內只有一個縱模振蕩的一類光纖激光器。其輸出光譜線寬非常狹窄，具有相當好的相干特性，相干長度可達數(shù)百公里，使得在超高精度和超遠距離探測方面有著巨大和強烈的需求。通常單頻光纖激光器有線形腔結構、環(huán)形腔結構及復合腔結構。復合腔結構光纖激光器是線形腔結構的變形或線形腔和環(huán)形腔結構的組合。因此，可以說線形腔結構和環(huán)形腔結構是實現(xiàn)單頻激光器最基本的兩種結構。目前，線形腔都是使用單模纖芯泵浦方式，耦合效率低，且受限于單模半導體泵浦源無法超過1瓦的功率，無法直接實現(xiàn)瓦級乃至更高功率輸出。而環(huán)形腔和復合腔存在腔長較長、結構復雜、容易出現(xiàn)跳模、穩(wěn)定性較差，同樣輸出功率嚴重不足。另一方面，增益光纖具有一定的增益譜寬，長波段一般工作在增益尾部，功率轉換效率低。一般長波段需要很長數(shù)米以上的增益光纖。增加光纖長度就無法滿足單縱模的限制。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型就是針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于帶間泵浦的高功率長波段全光纖單頻激光器的小型化線形腔結構。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用了下述的技術手段：

本實用新型包括1535/1590nm二向色介質膜、泵浦合束器、高功率多模976nm半導體激光器、雙包層鉺鐿共摻光纖、高反射率帶間反射波長的第一光纖光柵、高增益磷酸鹽光纖、低反射率輸出激光波長的第二光纖光柵、1535/1590nm波分復用器和輸出光纖隔離器。

泵浦合束器的信號端鍍有二向色介質膜；半導體激光器的輸出端口與泵浦合束器的泵浦端口連接；泵浦合束器的輸出端口與雙包層鉺鐿共摻光纖一端連接；雙包層鉺鐿共摻光纖的另一端口連接第一光纖光柵的一個端口；第一光纖光柵的另外一個端口斜切成8°，使之不產(chǎn)生端面反射，并在端面上涂有高折射率匹配液，用于濾掉剩余的976nm泵浦光；鍍有二向色介質膜的信號端與高增益磷酸鹽光纖的一端焊接；高增益磷酸鹽光纖的另一端與第二光纖光柵一端連接；第二光纖光柵一端的另一端與波分復用器的公共端連接，波分復用器的1535nm輸出臂斜切成8°，使之不產(chǎn)生端面反射；波分復用器的1590nm輸出臂與輸出光纖隔離器連接。

本實用新型主要適用于高功率長波段全光纖單頻光纖激光器的獲得，利用了帶間泵浦提高泵浦轉換效率，采用二色向介質膜提高增益光纖長度以及高摻雜磷酸鹽光纖實現(xiàn)高增益，具有價格低廉、結構緊湊、輸出功率高等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，以長波段摻鉺光纖為例，該方案同樣適用于其他摻雜光纖的長波段應用。實現(xiàn)高功率長波段摻鉺全光纖單頻光纖激光器的裝置包括一個1535/1590nm二向色介質膜1、一個泵浦合束器2、一個高功率（10瓦）多模976nm半導體激光器3、一段長度為L1（2-5米）的雙包層鉺鐿共摻光纖4、一高反射率帶間反射波長的光纖光柵（反射率為99%、半高寬為0.2nm、中心波長為1535nm）5、一段長度為L2(2-3厘米）高增益磷酸鹽光纖6、一低反射率輸出激光波長的光纖光柵（反射率為30-60%、半高寬為0.06nm、中心波長為1590nm）7、1535/1590波分復用器8和一輸出光纖隔離器9。

泵浦合束器的信號端鍍上1535/1590nm二向色介質膜；高功率（10瓦）多模976nm半導體激光器的輸出端口和泵浦合束器的泵浦端口連接；泵浦合束器的輸出端口和長度為L1（2-5米）的雙包層鉺鐿共摻光纖連接；增益光纖的另一端口連接上一反射率為99%、半高寬為0.2nm、中心波長為1535nm的光纖光柵；光纖光柵的另外一個端口斜切成8°，使之不產(chǎn)生端面反射，并在端面上涂上高折射率匹配液濾掉剩余的976nm泵浦光；鍍有二向色介質膜的輸出光纖再和高增益磷酸鹽光纖焊接；高增益磷酸鹽光纖的另一端和低反射率窄帶1590nm光纖光柵連接；輸出光柵的輸出端和1535nm/1590nm的波分復用器的公共端連接，1535nm輸出臂斜切成8°，使之不產(chǎn)生端面反射；1590nm輸出臂和輸出光纖隔離器連接。

為了更好的保持單頻，可將上述封裝固定在一個帶有溫控反饋的光學盒子里。上述連接得到的是非保偏長波段高功率單頻光纖激光器。如果為了得到保偏長波段高功率單頻光纖激光器，僅需簡單的把輸出端低反射率光纖光柵和輸出光隔離器改為保偏光纖光柵和保偏光隔離器。

綜上，本實用新型采用增益光纖增益譜峰值附近的波長作為新型泵浦波長替換傳統(tǒng)短波長半導體泵浦源提高泵浦轉換效率。這種帶間泵浦源可以利用雙包層增益光纖和低廉的高功率多模半導體泵浦源實現(xiàn)數(shù)瓦以上單模泵浦進而有效解決傳統(tǒng)單模半導體泵浦無法突破瓦的功率限制。為了進一步提高帶間泵浦的輸出功率，泵浦方式可以采用反向泵浦，這也有利于消除剩余的短波長泵浦光對單頻線形腔的影響。此外這種帶間泵浦還可以有效降低熱效應對單頻激光器的穩(wěn)頻也有很大的幫助。

考慮到結構的小型化以及在保持激光器光學長度不變下盡可能用長點增益光纖，將上面制作的帶間泵浦輸出光纖鍍上二色向介質膜，使得對于帶間泵浦波長部分透過，而對于長波段激光波長則高反。由于膜層厚度與傳統(tǒng)基于光纖光柵的長度相比減小了很多，也為高增益光纖贏得了寶貴的長度，有效提高了泵浦吸收效率。

考慮到實現(xiàn)單頻增益光纖長度比較短，一般2厘米左右，加上上述二色向介質膜節(jié)省的長度，增益光纖長度一般不會超過3厘米，采用高摻雜的磷酸鹽光纖以提高長波段的增益。