一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧光纖激光器，特別是環(huán)形腔中光纖光柵由壓電陶瓷閉環(huán)控制實現(xiàn)線性自動可調(diào)諧的光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是激光領(lǐng)域的新型技術(shù)，成為近年來科學(xué)研究的熱點，它的發(fā)展和應(yīng)用得到了社會各方面的廣泛重視。在光纖激光器中插入適當(dāng)?shù)牟ㄩL選擇器件，就得到可調(diào)諧光纖激光器。光纖激光器是在光放大器的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與光放大器類似，它的增益介質(zhì)是一段摻餌光纖，和相應(yīng)器件組合成有源諧振腔。而環(huán)形腔光纖激光器可以不使用反射鏡而構(gòu)成全光纖腔，并且由于環(huán)形腔具有較長的腔長，能夠獲得較窄的線寬和較高的輸出功率。大范圍波長可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器是當(dāng)今研究的主要方向，但大范圍波長可調(diào)諧環(huán)形腔激光器制作成本高，工藝復(fù)雜，調(diào)諧線性度和重復(fù)性不易控制。而在相干通信系統(tǒng)和光頻域光纖傳感系統(tǒng)中，不需要光纖激光器的寬范圍調(diào)諧，而對波長調(diào)諧的線性度、重復(fù)性和自動性有更高的要求。目前用于實現(xiàn)波長可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器主要有兩種:(a)在環(huán)形腔內(nèi)加入濾波器件，如F-P濾波器，馬赫-曾德干涉儀，聲光濾波器、分光鏡等，實現(xiàn)可調(diào)諧激光輸出。(b)用可調(diào)諧光纖光柵提供光反饋，與其他器件結(jié)合實現(xiàn)可調(diào)諧激光輸出。其中(a)所述光纖激光器所用器件價格昂貴，屬于非光纖器件，與光纖耦合損耗大，使激光器的斜率效率變低，閾值增大。而(b)所述光纖激光器所用光纖光柵作為調(diào)諧裝置能克服其它調(diào)諧裝置的插入損耗問題，因為光纖光柵是全光纖器件，體積小，可與其它光纖器件兼容成一體，被廣泛應(yīng)用于光纖激光器的調(diào)諧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，該可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的調(diào)諧器件為光纖光柵。光纖光柵固定在壓電陶瓷上，壓電陶瓷驅(qū)動源利用鋸齒波閉環(huán)控制壓電陶瓷伸長或縮短，對光纖光柵進(jìn)行調(diào)諧，從而實現(xiàn)環(huán)形腔光纖激光器的線性自動調(diào)諧。
[0004]本發(fā)明是一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，泵浦光源輸出的泵浦光經(jīng)光纖波分復(fù)用器的C端進(jìn)入，經(jīng)光纖波分復(fù)用器的A端和第一光纖隔離器，傳輸給摻餌增益光纖，摻餌增益光纖吸收泵浦光后會產(chǎn)生輻射光，輻射光進(jìn)入光纖環(huán)形器的A端，從光纖環(huán)形器的B端入射到光纖光柵，反射回來的光經(jīng)過光纖環(huán)形器的C端進(jìn)入光纖耦合器A端，分成兩路，一路從光纖耦合器的C端順時針與光纖波分復(fù)用器的D端相連，組成光纖激光器的環(huán)形腔，經(jīng)過重復(fù)震蕩，另一路激光會從光纖耦合器的D端經(jīng)第二光纖隔離器進(jìn)入激光輸出端輸出。
[0005]所述的線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其光纖波分復(fù)用器，第一光纖隔離器、摻餌增益光纖、光纖環(huán)形器，光纖光柵和光纖耦合器共同組成一個有源環(huán)形腔。
[0006]所述的線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其光纖光柵、壓電陶瓷、壓電陶瓷驅(qū)動源組成可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的調(diào)諧裝置。
[0007]所述的線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其光纖光柵、壓電陶瓷、應(yīng)變式傳感器、壓電陶瓷驅(qū)動源中恒流源、鋸齒波發(fā)生器和位移補償模塊可以實現(xiàn)可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的線性自動可調(diào)諧。
[0008]本發(fā)明線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的優(yōu)點在于:(I)基于環(huán)形腔的光纖激光器能夠獲得較窄的線寬和較高的輸出功率，線寬可以達(dá)到20KHz ;(2)基于壓電陶瓷調(diào)諧的可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，調(diào)諧速度快，調(diào)諧頻率可達(dá)IKHz以上；(3)基于壓電陶瓷閉環(huán)控制的可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，輸出波長調(diào)諧線性度好，調(diào)諧范圍Inm以上。
【附圖說明】
[0009]圖1線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器基本組成結(jié)構(gòu)圖圖2可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器調(diào)諧裝置結(jié)構(gòu)圖
圖中:1.泵浦光源；2.光纖波分復(fù)用器；3.第一光纖隔離器；4.摻餌增益光纖；5.光纖環(huán)形器；6.光纖光柵；7.光纖稱合器；8.第二光纖隔離器；9.激光輸出端；10.壓電陶瓷；11.壓電陶瓷驅(qū)動源；12.應(yīng)變式傳感器；13.恒流源；14.鋸齒波發(fā)生器；15.位移補償模塊。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明公開了一種新型線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了線性自動可調(diào)諧、單縱模激光輸出的功能。
[0011]請參見圖1所示，本發(fā)明是一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，泵浦光源I熔接在光纖波分復(fù)用器2的C端上，光纖波分復(fù)用器2的A端與第一光纖隔離器3 —端熔接，第一光纖隔離器3另一端與摻餌增益光纖4 一端熔接，摻餌增益光纖4另一端與光纖環(huán)形器5的A端熔接,光纖環(huán)形器5的B端與光纖光柵6熔接,光纖環(huán)形器5的C端與光纖I禹合器7的A端熔接，光纖耦合器7的C端與光纖波分復(fù)用器2的D端熔接，光纖耦合器7的D端與第二光纖隔離器8的一端熔接,第二光纖隔離器8的另一端熔接在激光輸出端9上。
[0012]請參見圖2所示，本發(fā)明一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的調(diào)諧裝置主要由光纖光柵6、壓電陶瓷10和壓電陶瓷驅(qū)動源11組成。光纖光柵6固定在壓電陶瓷10上，壓電陶瓷驅(qū)動源11中恒流源13、鋸齒波發(fā)生器14與壓電陶瓷10連接，而應(yīng)變式傳感器12粘貼在壓電陶瓷10上，與壓電陶瓷驅(qū)動源11中位移補償模塊15連接在一起。
[0013]請參見圖1所示，本發(fā)明是一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，泵浦光源I采用980nm半導(dǎo)體激光器；泵浦光源I輸出的泵浦光經(jīng)光纖波分復(fù)用器2的C端進(jìn)入，經(jīng)光纖波分復(fù)用器2的A端和第一光纖隔離器3傳輸給摻餌增益光纖4，摻餌增益光纖4吸收泵浦光后會產(chǎn)生福射光，所述福射光進(jìn)入光纖環(huán)形器5的A端，由光纖環(huán)形器5的B端出射,入射到光纖光柵6上,根據(jù)光柵反射原理,滿足布拉格條件的反射光會從光纖環(huán)形器的C端出射，進(jìn)入光纖耦合器7的A端然后分為兩路，一路從光纖耦合器7的C端出射，進(jìn)入光纖波分復(fù)用器的D端，順時針傳播。另一路從光纖耦合器7的D端經(jīng)第二光纖隔離器8和激光輸出端9輸出激光。在本發(fā)明中,光纖波分復(fù)用器2、第一光纖隔離器3、摻館增益光纖4、光纖環(huán)形器5、光纖光柵6和光纖稱合器7形成可調(diào)諧光纖激光器的環(huán)形腔。
[0014]本發(fā)明可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器調(diào)諧的基本原理是:光纖光柵6固定在壓電陶瓷10上，壓電陶瓷驅(qū)動源11中的恒流源13控制壓電陶瓷10的伸長或縮短，從而控制光纖光柵6的伸長或縮短，通過調(diào)節(jié)光纖光柵6的反射峰波長來實現(xiàn)環(huán)形腔光纖激光器的調(diào)諧。由于壓電陶瓷10本身固有的磁滯和蠕變特性，環(huán)形激光器的調(diào)諧線性度和重復(fù)性差。為了解決這一問題，在壓電陶瓷10上貼附應(yīng)變式傳感器12，實時監(jiān)測壓電陶瓷10伸長或縮短的誤差，將誤差信息傳送給壓電陶瓷驅(qū)動源11中的位移補償模塊15，控制壓電陶瓷10進(jìn)行實時誤差補償，壓電陶瓷的閉環(huán)控制保證了可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的線性度和重復(fù)性。壓電陶瓷驅(qū)動源11中的鋸齒波信號發(fā)生器14可以控制壓電陶瓷10進(jìn)行自動調(diào)諧，調(diào)諧頻率可達(dá)IKHz以上。
[0015]本發(fā)明利用光纖波分復(fù)用器2、第一光纖隔離器3、摻館增益光纖4、光纖環(huán)形器5、光纖光柵6和光纖耦合器7組成可調(diào)諧光纖激光器的環(huán)形腔，可以輸出窄線寬高功率單縱模激光。利用貼附在壓電陶瓷10上的應(yīng)變式傳感器12實時監(jiān)測壓電陶瓷6的伸長或縮短，結(jié)合壓電陶瓷驅(qū)動源11中的恒流源13、鋸齒波信號發(fā)生器14和位移補償模塊15，進(jìn)行閉環(huán)控制，實現(xiàn)可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器的線性自動可調(diào)諧。
【主權(quán)項】
1.一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，該激光器包括:泵浦光源，光纖波分復(fù)用器，第一光纖隔離器，摻餌增益光纖，光纖環(huán)形器，光纖光柵，壓電陶瓷，應(yīng)變式傳感器，壓電陶瓷驅(qū)動源(恒流源、鋸齒波信號發(fā)生器和位移補償模塊)，光纖耦合器，第二光纖隔離器，激光輸出端，其特征在于:泵浦光源(I)輸出的泵浦光經(jīng)光纖波分復(fù)用器(2)的C端進(jìn)入，經(jīng)光纖波分復(fù)用器(2)的A端和第一光纖隔離器(3)傳輸給摻餌增益光纖(4)，摻餌增益光纖(4)吸收泵浦光后會產(chǎn)生輻射光，所述輻射光進(jìn)入光纖環(huán)形器(5)的A端，從光纖環(huán)形器(5)的B端入射到光纖光柵(6),反射回來的福射光經(jīng)過光纖環(huán)形器(5)的C端進(jìn)入光纖率禹合器(7)A端，分成兩路，一路從光纖耦合器(7)的C端順時針與光纖波分復(fù)用器(2)的D端相連，另一路從光纖耦合器(7)的D端經(jīng)第二光纖隔離器(8)進(jìn)入激光輸出端(9)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其特征在于:所述光纖波分復(fù)用器(2)、第一光纖隔離器(3)、摻餌增益光纖(4)、光纖環(huán)形器(5)和光纖耦合器(7)共同組成一個有源環(huán)形腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其特征在于:光纖光柵(6)兩端固定在壓電陶瓷(10)上，由壓電陶瓷驅(qū)動源(11)控制壓電陶瓷(10)的伸長和縮短，完成光纖光柵(6)的調(diào)諧，從而實現(xiàn)環(huán)形腔光纖激光器的調(diào)諧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其特征在于:光纖光柵(6)、壓電陶瓷(10)、應(yīng)變式傳感器(12)、壓電陶瓷驅(qū)動源(11)共同組成環(huán)形腔的線性調(diào)諧裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其特征在于:應(yīng)變式傳感器(12)貼附在壓電陶瓷(10)上，壓電陶瓷驅(qū)動源(11)中恒流源(13)、鋸齒波發(fā)生器(14)和位移補償模塊(15)閉環(huán)控制壓電陶瓷(10)的線性位移，從而實現(xiàn)環(huán)形腔光纖激光器的線性自動可調(diào)諧。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種線性自動可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，它包括利用光纖波分復(fù)用器2、第一光纖隔離器3、摻餌增益光纖4、光纖環(huán)形器5、光纖光柵6和光纖耦合器7組成可調(diào)諧光纖激光器的環(huán)形腔，可以輸出窄線寬高功率單縱模的激光。利用貼附在壓電陶瓷10上的應(yīng)變式傳感器12實時監(jiān)測壓電陶瓷6的伸長或縮短，結(jié)合壓電陶瓷驅(qū)動源11中的恒流源13、鋸齒波信號發(fā)生器14和位移補償模塊15，進(jìn)行閉環(huán)控制，實現(xiàn)環(huán)形腔光纖激光器的線性自動可調(diào)諧。本發(fā)明可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器工藝簡單，成本低，線寬窄，調(diào)諧速度快，并且能實現(xiàn)自動調(diào)諧，可廣泛應(yīng)用于相干通信和光纖傳感的各個領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3-067, H01S3-106, H01S3-08
【公開號】CN104733987
【申請?zhí)枴緾N201310698251
【發(fā)明人】李國玉, 李燕, 楊康, 王智慧, 賈素梅, 劉明生
【申請人】李國玉, 李燕, 楊康, 王智慧, 賈素梅, 劉明生
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月19日