基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置。本實(shí)用新型適用于多波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器領(lǐng)域，采用多個(gè)不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵選擇多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光，利用微凹槽光纖實(shí)現(xiàn)瑞利增益累積，進(jìn)行線寬壓縮，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于光通信、光傳感等領(lǐng)域，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于微[H]槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與成熟，波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成為長(zhǎng)距離通信干線和光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。多波長(zhǎng)光纖激光器作為波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)中的重要光源得到廣泛研究。同時(shí)多波長(zhǎng)光纖激光器具有性能穩(wěn)定、輸出功率高、易與光纖通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳感系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)試、光譜學(xué)等方面具有廣泛的前景。目前多波長(zhǎng)光纖激光器的研究主要集中在高功率和窄線寬兩方面，多波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器的研究被越來(lái)越重視。
[0003]現(xiàn)有形成窄線寬單縱模激光束的方法主要有短腔、飽和吸收體、環(huán)形腔等方法，但大多存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、成本高昂、線寬壓縮效果不理想的缺陷，限制了多波長(zhǎng)窄線寬激光束的應(yīng)用。
[0004]理論已經(jīng)證明，瑞利散射是一種有效的線寬壓縮機(jī)制，如果能利用瑞利散射實(shí)現(xiàn)激光線寬壓縮，多波長(zhǎng)窄線寬激光器的結(jié)構(gòu)將得到簡(jiǎn)化。通常情況下，布里淵散射和瑞利散射幾乎同時(shí)存在，并且普通光纖對(duì)布里淵散射的增益系數(shù)比瑞利散射增益系數(shù)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而布里淵散射對(duì)線寬壓縮具有負(fù)面影響，因此有效抑制布里淵散射，實(shí)現(xiàn)瑞利增益累積對(duì)形成多波長(zhǎng)窄線寬激光束具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置。
[0006]本實(shí)用新型包括一個(gè)輸出功率大于10mW的980nm栗浦激光器，一個(gè)980nm/1550nm波分復(fù)用器，一段長(zhǎng)度2米至10米的摻鉺光纖、一個(gè)三端口環(huán)形器、一個(gè)中心波長(zhǎng)為A1的光纖光柵、一個(gè)可變光衰減器、一個(gè)偏振控制器、一個(gè)中心波長(zhǎng)為λ2的光纖光柵、一個(gè)中心波長(zhǎng)為入3的光纖光柵、一個(gè)1*2親合器。
[0007]栗浦激光器的端口與波分復(fù)用器的第I端口光纖連接，波分復(fù)用器的第2端口與摻鉺光纖的一端光纖連接;摻鉺光纖的另一端與三端口環(huán)形器的第I端口光纖連接，三端口環(huán)形器的第2端口與微凹槽光纖的一端光纖連接，微凹槽光纖的另一端光纖與中心波長(zhǎng)為A1的光纖光柵的一端光纖連接，中心波長(zhǎng)為A1的光纖光柵的另一端與可變光衰減器的一端光纖連接，可變光衰減器另一端與偏振控制器一端連接，偏振控制器的另一端與中心波長(zhǎng)為λ2的光纖光柵一端連接，中心波長(zhǎng)為入2的光纖光柵另一端與中心波長(zhǎng)為λ3的光纖光柵一端光纖連接;三端口環(huán)形器的第3端口與1*2端耦合器的輸入端光纖連接，1*2端耦合器的第一輸出端與波分復(fù)用器的第3端口光纖連接，I * 2端親合器的第2輸出端作為窄線寬激光的輸出端。
[0008]所述微凹槽光纖為刻寫(xiě)有對(duì)稱(chēng)凹槽的單模光纖，對(duì)稱(chēng)凹槽在軸向上有多對(duì)，每個(gè)凹槽深度為6?7微米。
[0009]進(jìn)一步說(shuō)，所述單個(gè)凹槽的軸向長(zhǎng)度為1.8?2cm，相鄰兩個(gè)凹槽的軸向中心間隔4.5?6m，凹槽的最小直徑與單模光纖的外徑數(shù)值比為24:25?18:25。
[0010]本實(shí)用新型適用于多波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器領(lǐng)域，采用多個(gè)不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵選擇多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光，利用微凹槽光纖實(shí)現(xiàn)瑞利增益累積，進(jìn)行線寬壓縮，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1a為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖1b為微凹槽光纖的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中輸出多波長(zhǎng)窄線寬激光的光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1a和圖1b所示，本實(shí)施例包括一個(gè)980nm栗浦激光器1、一個(gè)波分復(fù)用器2、一段摻鉺光纖3、一個(gè)三端口環(huán)形器4、一段微凹槽光纖5、一個(gè)中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6、一個(gè)可變光衰減器7、一個(gè)偏振控制器8、中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9、中心波長(zhǎng)為1550.527nm的光纖光柵10、一個(gè)1*2耦合器11;
[0015]本實(shí)施例中的微凹槽光纖由普通單模光纖12經(jīng)飛秒激光微加工制作而成，用飛秒激光在單模光纖表面刻寫(xiě)兩個(gè)深6?7微米的對(duì)稱(chēng)微凹槽5-1，通過(guò)多次刻寫(xiě)操作，在普通單模光纖上形成多對(duì)微凹槽區(qū)。所述微凹槽光纖接入激光器中，使激光器的諧振腔長(zhǎng)度等于或大于100m，普通單模光纖上的多個(gè)微凹槽區(qū)可有效抑制布里淵散射，滿足瑞利散射大量累積，實(shí)現(xiàn)激光線寬壓縮效果。
[0016]采用該微凹槽光纖構(gòu)成激光器諧振腔，可避免采用布里淵增益原理的激光器因存在隨機(jī)跳?，F(xiàn)象而導(dǎo)致的單頻運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)消除了對(duì)諧振腔長(zhǎng)度的限制，使諧振腔可達(dá)到百米量級(jí)，有效實(shí)現(xiàn)瑞利增益累積，提高信號(hào)強(qiáng)度。
[0017]為了使光在微凹槽光纖中的傳輸損耗和對(duì)布里淵增益的抑制效果取得較佳的平衡，微凹槽光纖的參數(shù)設(shè)置為:單個(gè)微凹槽區(qū)的軸向長(zhǎng)度為1.8?2cm，各個(gè)微凹槽區(qū)5-1是等間距設(shè)置，相鄰兩對(duì)微凹槽區(qū)的軸向中心之間間隔(見(jiàn)圖1b中標(biāo)記M所示范圍)4.5?6m。微凹槽區(qū)5-1內(nèi)的最小直徑與普通單模光纖的外徑之比值在24:25?18:25之間。
[0018]980nm栗浦激光器I的端口與波分復(fù)用器2的第I端口光纖連接，波分復(fù)用器2的第2端口與摻鉺光纖3的一端光纖連接;摻鉺光纖3的另一端與三端口環(huán)形器4的第I端口光纖連接，三端口環(huán)形器4的第2端口與微凹槽光纖5的一端光纖連接，微凹槽光纖5的另一端光纖與中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6的一端光纖連接，中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6的另一端與可變光衰減器7的一端光纖連接，可變光衰減器7另一端與偏振控制器8—端連接，偏振控制器8另一端與中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9一端光纖連接，中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9另一端與中心波長(zhǎng)為1550.527nm的光纖光柵10—端光纖連接；三端口環(huán)形器4的第3端口與1*2端耦合器10的輸入端光纖連接，1*2端耦合器10的第一輸出端與波分復(fù)用器2的第3端口光纖連接，1*2端耦合器10的第2輸出端作為超窄線寬激光的輸出端。
[0019]本裝置的工作過(guò)程:開(kāi)啟980nm栗浦激光器1，輸出的980nm激光通過(guò)波分復(fù)用器2進(jìn)入摻鉺光纖3，摻鉺光纖3吸收980nm激光，從而提供一個(gè)寬帶光源；寬帶光源通過(guò)三端口環(huán)形器4的第2端口注入微凹槽光纖5、中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6、可變光衰減器
7、偏振控制器8和中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9，中心波長(zhǎng)為1550.527nm的光纖光柵10，三端口環(huán)形器的第3端口與1*2端耦合器11、波分復(fù)用器2的第3端口形成完整的環(huán)形激光腔。中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6、中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9和中心波長(zhǎng)為1550.527nm的光纖光柵10是波長(zhǎng)選擇元件，微凹槽光纖5與中心波長(zhǎng)為1530.528nm的光纖光柵6、中心波長(zhǎng)為1541.132nm的光纖光柵9和中心波長(zhǎng)為1550.527nm的光纖光柵10組成半開(kāi)放腔，可變光衰減器7和偏振控制器8為微凹槽光纖5提供一個(gè)非常微弱的種子光，可變光衰減器7對(duì)種子光的強(qiáng)度進(jìn)行控制，以免窄線寬的后向瑞利信號(hào)被淹沒(méi)掉，從而增加后向散射產(chǎn)生的概率，微凹槽光纖對(duì)種子光起分布反饋和線寬壓縮作用，窄線寬的瑞利散射光在環(huán)形腔中循環(huán)，最終形成激光震蕩，從1*2端耦合器11的第2輸出端向外輸出多波長(zhǎng)窄線寬激光信號(hào)，通過(guò)在微凹槽光纖5后串聯(lián)或移除不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵控制輸出波長(zhǎng)的數(shù)目。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中輸出多波長(zhǎng)窄線寬激光的光譜圖，輸出激光的線寬小于1kHz0
[0020]本實(shí)用新型適用于多波長(zhǎng)窄線寬光纖激光器領(lǐng)域，采用多個(gè)不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵作為波長(zhǎng)選擇器件，以摻鉺光纖作為增益介質(zhì)，利用微凹槽光纖實(shí)現(xiàn)瑞利增益累積，進(jìn)行線寬壓縮，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于光通信、光傳感等領(lǐng)域，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置，其特征在于:包括一個(gè)輸出功率大于10mW的980nm栗浦激光器，一個(gè)980nm/1550nm波分復(fù)用器，一段長(zhǎng)度2米至10米的摻鉺光纖、一個(gè)三端口環(huán)形器、一個(gè)中心波長(zhǎng)為λι的光纖光柵、一個(gè)可變光衰減器、一個(gè)偏振控制器、一個(gè)中心波長(zhǎng)為λ2的光纖光柵、一個(gè)中心波長(zhǎng)為λ3的光纖光柵、一個(gè)1*2耦合器； 栗浦激光器的端口與波分復(fù)用器的第I端口光纖連接，波分復(fù)用器的第2端口與摻鉺光纖的一端光纖連接;摻鉺光纖的另一端與三端口環(huán)形器的第I端口光纖連接，三端口環(huán)形器的第2端口與微凹槽光纖的一端光纖連接，微凹槽光纖的另一端光纖與中心波長(zhǎng)為A1的光纖光柵的一端光纖連接，中心波長(zhǎng)為&的光纖光柵的另一端與可變光衰減器的一端光纖連接，可變光衰減器另一端與偏振控制器一端連接，偏振控制器的另一端與中心波長(zhǎng)為&的光纖光柵一端連接，中心波長(zhǎng)為λ2的光纖光柵另一端與中心波長(zhǎng)為λ3的光纖光柵一端光纖連接;三端口環(huán)形器的第3端口與1*2端耦合器的輸入端光纖連接，1*2端耦合器的第一輸出端與波分復(fù)用器的第3端口光纖連接，1*2端耦合器的第2輸出端作為窄線寬激光的輸出端； 所述微凹槽光纖為刻寫(xiě)有對(duì)稱(chēng)凹槽的單模光纖，對(duì)稱(chēng)凹槽在軸向上有多對(duì)，每個(gè)凹槽深度為6?7微米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微凹槽光纖的多波長(zhǎng)窄線寬激光輸出裝置，其特征在于:所述單個(gè)凹槽的軸向長(zhǎng)度為1.8?2cm，相鄰兩個(gè)凹槽的軸向中心間隔4.5?6m，凹槽的最小直徑與單模光纖的外徑數(shù)值比為24:25?18:25。
【文檔編號(hào)】H01S3/00GK205565281SQ201620290571
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】陳達(dá)如, 王曉亮, 李海濤
【申請(qǐng)人】浙江師范大學(xué)