基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖光柵激光器制作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]重疊光柵是一種重要的光學(xué)元件，在光纖的同一位置上可容納更多不同波長(zhǎng)的光纖光柵，節(jié)省空間，穩(wěn)定性好。作為一種新穎的光纖激光器的波長(zhǎng)選擇器件，可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的快速準(zhǔn)確選擇，使整個(gè)激光器輸出波長(zhǎng)更加穩(wěn)定，制作過程更加簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更經(jīng)濟(jì)。在DWDM光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感、光器件和雷達(dá)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
[0003]目前人們已經(jīng)提出多種實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器的方法，但是存在的缺陷是:輸出激光不穩(wěn)定、激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激光器體積大、輸出激光線寬較寬等，阻礙了雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低的基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，以克服現(xiàn)有雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器存在的缺點(diǎn)。
[0005]針對(duì)現(xiàn)有雙波長(zhǎng)窄線寬激光器存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、常溫穩(wěn)定工作、輸出性能可靠的基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器。
[0006]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，包括泵浦源、雙波長(zhǎng)重疊光柵、摻鉺光纖、啁啾光柵、光譜儀和應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵的峰值反射率均高于99%，峰值波長(zhǎng)分別為λ 2，兩個(gè)光柵之間的波長(zhǎng)間隔為亞納米量級(jí)；所述的啁啾光柵反射波段覆蓋入1至λ 2，且通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)入1至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵的一端與泵浦源直接相連，其另一端與所述的摻鉺光纖相連；所述的啁啾光柵的一端與摻鉺光纖相連，其另一端為輸出端連接至光譜儀；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵和所述的啁啾光柵構(gòu)成激光器的諧振腔，該諧振腔為線形腔；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵和所述的啁啾光柵實(shí)現(xiàn)激光的波長(zhǎng)選擇；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵通過紫外掩膜的方法，在光纖同一位置上多次曝光制備而成；所述的啁啾光柵通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)入1至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的光纖啁啾光柵通過控制施加在啁啾光柵上的應(yīng)力，調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)的增益，實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的增益均衡和穩(wěn)定激射；所述的摻鉺光纖實(shí)現(xiàn)激光的放大；所述的摻鉺光纖的摻雜濃度和摻鉺光纖長(zhǎng)度可調(diào)；
[0008]所述的啁啾光柵兩端裝有應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置；所述的器件間連接均采用單模光纖熔接；
[0009]所述的泵浦源為980nm LD,其最大輸出功率為750mW ;所述的摻鉺光纖為高濃度摻鉺光纖作為增益光纖；其輸出光譜最小波長(zhǎng)分辨率為0.0lnm。
[0010]本發(fā)明一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器激光輸出激光的過程:
[0011]1.將泵浦源、雙波長(zhǎng)重疊光柵、摻鉺光纖和啁啾光柵依次接入激光器系統(tǒng)；
[0012]2.開啟泵浦源，逐漸增大泵浦源的輸出功率直至激發(fā)出激光，通過光譜儀觀測(cè)輸出光譜；
[0013]3.通過增益均衡技術(shù)，調(diào)節(jié)腔內(nèi)損耗使得起振波長(zhǎng)處的增益與損耗相等，從而實(shí)現(xiàn)室溫下多波長(zhǎng)激射。
[0014]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有這樣的有益效果:
[0015]本發(fā)明采用雙波長(zhǎng)重疊光柵和啁啾光柵作為波長(zhǎng)選擇器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光輸出，采用光譜分析儀測(cè)量其輸出光譜最小波長(zhǎng)分辨率為0.0lnm。雙波長(zhǎng)重疊光柵和啁啾光柵構(gòu)成諧振腔，連接損耗小，參數(shù)調(diào)整靈活。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)小巧可靠、在光纖系統(tǒng)集成方面有巨大的應(yīng)用潛力。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明雙波長(zhǎng)重疊光柵的反射譜；
[0018]圖3為本發(fā)明啁啾光柵的反射譜；
[0019]圖4為本發(fā)明穩(wěn)定雙波長(zhǎng)輸出光譜圖。
[0020]圖中，1:泵浦源；2:雙波長(zhǎng)重疊光柵；3:摻鉺光纖；4:啁啾光柵；5:光譜儀；6:應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，它包括泵浦源1、雙波長(zhǎng)重疊光柵2、摻鉺光纖3、啁啾光柵4、光譜儀5和應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置6;所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵2的峰值反射率均高于99%，峰值波長(zhǎng)分別為λ#Ρ λ 2，兩個(gè)光柵之間的波長(zhǎng)間隔為亞納米量級(jí)；所述的啁啾光柵4反射波段覆蓋人1至λ 2，且通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)入1至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵2的一端與泵浦源I直接相連，其另一端與所述的摻鉺光纖3相連；所述的啁啾光柵4的一端與摻鉺光纖3相連，其另一端為輸出端連接至光譜儀5 ;所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵2和所述的啁啾光柵4構(gòu)成激光器的諧振腔，該諧振腔為線形腔；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵2和所述的啁啾光柵4實(shí)現(xiàn)激光的波長(zhǎng)選擇；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵2通過紫外掩膜的方法，在光纖同一位置上多次曝光制備而成；所述的光纖啁啾光柵4通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)λ 1至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的光纖啁啾光柵4通過控制施加在啁啾光柵上的應(yīng)力，調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)的增益，實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的增益均衡和穩(wěn)定激射；所述的摻鉺光纖3實(shí)現(xiàn)激光的放大；所述摻鉺光纖3的摻雜濃度和摻鉺光纖長(zhǎng)度可調(diào)；
[0023]所述的啁啾光柵4兩端裝有應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置6 ;所述的器件間連接均采用單模光纖熔接；
[0024]所述的泵浦源I為980nm LD,其最大輸出功率為750mW ;所述的摻鉺光纖3為高濃度摻鉺光纖作為增益光纖；其輸出光譜最小波長(zhǎng)分辨率為0.0lnm。
[0025]本發(fā)明輸出激光的過程為:
[0026]步驟1:在圖1所示的激光器結(jié)構(gòu)示意圖中，摻鉺光纖3的兩端分別熔接雙波長(zhǎng)重疊光柵2和啁啾光柵4構(gòu)成雙波長(zhǎng)光纖激光器的諧振腔，中心波長(zhǎng)為980nm的泵浦源I從雙波長(zhǎng)重疊光柵2的另一端輸入，啁啾光柵4的另一端為激光器的輸出端，接至光譜儀5，測(cè)試輸出光譜。其中，雙波長(zhǎng)重疊光柵2和啁啾光柵4的反射譜分別如圖2和圖3所示。
[0027]步驟2:開啟泵浦源I，泵浦源I發(fā)出的光通過雙波長(zhǎng)重疊光柵2耦合進(jìn)諧振腔中，然后光在雙波長(zhǎng)重疊光柵2與啁啾光柵4組成的諧振腔內(nèi)不斷反射獲得增益，當(dāng)諧振腔內(nèi)不斷反射的光的增益大于損耗時(shí)，產(chǎn)生激光。
[0028]步驟3:在圖1所示的應(yīng)力施加系統(tǒng)中，調(diào)整砝碼，精確控制施加在帶有反射率凹陷的啁啾光柵4兩側(cè)的應(yīng)力，通過啁啾光柵4與雙波長(zhǎng)重疊光柵2波長(zhǎng)反射率匹配達(dá)到諧振腔內(nèi)兩個(gè)不同波長(zhǎng)激光的增益均衡，最終實(shí)現(xiàn)室溫下雙波長(zhǎng)激光出射。由光譜儀觀測(cè)到的激光輸出光譜圖如圖4所示，其中激光波長(zhǎng)分別為1556.872nm和1557.0OOnm。
[0029]以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，其特征在于:它包括泵浦源、雙波長(zhǎng)重疊光柵、摻鉺光纖、啁啾光柵、光譜儀和應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵的峰值反射率均高于99%，峰值波長(zhǎng)分別為λ 2，兩個(gè)光柵之間的波長(zhǎng)間隔為亞納米量級(jí)；所述的啁啾光柵反射波段覆蓋入1至λ 2，且通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)人工至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵的一端與泵浦源直接相連，其另一端與所述的摻鉺光纖相連；所述的啁啾光柵的一端與摻鉺光纖相連，其另一端為輸出端連接至光譜儀；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵和所述的啁啾光柵構(gòu)成激光器的諧振腔，該諧振腔為線形腔；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵和所述的啁啾光柵實(shí)現(xiàn)激光的波長(zhǎng)選擇；所述的雙波長(zhǎng)重疊光柵通過紫外掩膜的方法，在光纖同一位置上多次曝光制備而成；所述的啁啾光柵通過刻寫時(shí)曝光控制實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)λ 1至λ 2之間存在反射率凹陷；所述的光纖啁啾光柵通過控制施加在啁啾光柵上的應(yīng)力，調(diào)節(jié)激光腔內(nèi)的增益，實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)的增益均衡和穩(wěn)定激射；所述的摻鉺光纖實(shí)現(xiàn)激光的放大；所述的摻鉺光纖的摻雜濃度和摻鉺光纖長(zhǎng)度可調(diào)； 所述的啁啾光柵兩端裝有應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置；所述的器件間連接均采用單模光纖熔接； 所述的泵浦源為980nm LD,其最大輸出功率為750mW ;所述的摻鉺光纖為高濃度摻鉺光纖作為增益光纖；其輸出光譜最小波長(zhǎng)分辨率為0.0lnm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于重疊光柵和啁啾光柵的雙波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器，包括泵浦源、雙波長(zhǎng)重疊光柵、摻鉺光纖、啁啾光柵、光譜儀和應(yīng)力調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明采用重疊光柵和啁啾光柵作為波長(zhǎng)選擇器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光輸出，采用光譜分析儀測(cè)量其輸出光譜最小波長(zhǎng)分辨率為0.01nm。重疊光柵和啁啾光柵構(gòu)成諧振腔，連接損耗小，參數(shù)調(diào)整靈活。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)小巧可靠、在光纖系統(tǒng)集成方面有巨大的應(yīng)用潛力。
【IPC分類】H01S3-067, H01S3-1055
【公開號(hào)】CN104852270
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510227768
【發(fā)明人】畢衛(wèi)紅, 王楓, 江鵬, 武洋, 齊躍峰, 付興虎, 付廣偉, 郭璇
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日