专利名称：一种多波长光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，适用于光纤通信及传感领域。
背景技术：
多波长激光器在光纤通信系统、光纤传感、光谱分析等领域有着十分重要的应用， 因而受到广大科技工作者及各大激光器制造厂商的青睐。通信领域的密集波分复用技术使得通信容量大幅度提升，多波长激光器是必不可少的设备。而且目前多波长光纤激光器的种类繁多，结构多种多样，实现多波长输出的方法也各有不同。其中以梳状滤波器为选模器件的多波长激光器中的梳状滤波器对不同波长光信号的透射或反射比率不同，使得相隔一定波长间隔的波长信号被滤除，从而产生了一定波长间隔的多波长激光信号输出，这种的梳状滤波器以取样光栅最具代表性，其工作原理为激光信号经过傅里叶变换后得到频域波形是以Bragg频率为中心的梳状δ函数形式，所以这种光栅具有反射多个波长的性质。这种激光器的制作难点在于梳状滤波器的可调节性差，一般制作好的滤波器难以对各个波长作调整。以两个串联的3dB耦合器形成的M-Z干涉仪梳状滤波器也可以制成多波长激光器，但这类激光器有一个问题，就是EDF在室温下为均勻展宽介质，其光谱大约为11. 5nm。 在同一个谐振腔内，当有一个波长形成稳定的振荡后，其它波长将被抑制而不能起振，此时得到的还是单波长输出，即使有时有多波长产生也会非常不稳定。综上所述，目前多波长光纤激光器的多波长输出稳定性差，输出各个波长的可调节能力差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前多波长光纤激光器的多波长输出稳定性差， 输出各个波长的可调节能力差。本发明的技术方案为一种多波长光纤激光器，该激光器包括第一至第N有源单模光纤，第一至第N耦合器，分别刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅，第一至第N泵浦源，第一至第N波分复用器，各器件的连接方式为第一耦合器的第一端口接第一波分复用器的第二端口，第一波分复用器的第一端口接第一泵浦源，第一波分复用器的第三端口接第一有源单模光纤的一端，第一有源单模光纤的另一端接第一耦合器的第三端口，构成第一单波长激光器。第一耦合器的第四端口接第二耦合器的第二端口，第二耦合器的第一端口接第二波分复用器的第二端口，第二波分复用器的第一端口接第二泵浦源，第二波分复用器的第三端口接第二有源单模光纤的一端，第二有源单模光纤的另一端接第二耦合器的第三端口，构成第二单波长激光器。......
第N耦合器的第一端口接第N波分复用器的第二端口，第N波分复用器的第一端口接第N泵浦源，第N波分复用器的第三端口接第N有源单模光纤的一端，第N有源单模光纤的另一端接第N耦合器的第三端口，构成第N单波长激光器。激光从第一耦合器的第二端口或/和第N耦合器的第四端口输出。分别刻写在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅的长度均分别小于第一至第N耦合器熔锥区的长度，并且在第一至第N耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一至第N光纤光栅中心与第一至第N耦合器熔锥区中心均不重合。对刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅施加纵向拉力或改变其温度时，可以使输出激光的各个波长发生变化，具体情况为对第一至第N光纤光栅施加纵向拉力，拉力越大，波长的增加量越大；对第一至第N光纤光栅的温度加以改变，温度越高，波长的增加量越大。N为2 100的整数。本发明和已有技术相比所具有的有益效果本发明的激光器是由多个单波长激光器串联，相比以梳状滤波器作为滤波器件的多波长光纤激光器，通过对刻在耦合器熔锥区的光纤光栅施加应力或改变其温度来改变光纤光栅的反射光谱，使得各个波长都可以随意调节。由于光纤光栅刻在耦合器熔锥区，使各个波长之间不会相互干扰，稳定性强。各个波长的功率可以通过调节相对应的泵浦功率现实现。
图1为双向输出N个波长激光的多波长光纤激光器的结构示意图。图2为双向输出两个波长的多波长光纤激光器的结构示意图。图3为单个泵浦输出五十个波长的多波长光纤激光器的结构示意图。图4为单向输出一百个波长激光的多波长光纤激光器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施方式一一种多波长光纤激光器，如图1，该激光器包括第一至第N有源单模光纤11、 12、……、1N,第一至第N耦合器，分别刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅 21、22、……、2N，第一至第N泵浦源41、42、……、4N，第一至第N波分复用器51、52、……、 5N，各器件的连接方式为第一耦合器的第一端口 311接第一波分复用器51的第二端口，第一波分复用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分复用器51的第三端口接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接第一耦合器的第三端口 313，构成第一单波长激光器。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分复用器52的第二端口，第二波分复用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分复用器52的第三端口接第二有源单模光纤12的一端，第二有源单模光纤12的另一端接第二耦合器的第三端口 323，构成第二单波长激光器。
......第N耦合器的第一端口 3附接第N波分复用器5N的第二端口，第N波分复用器5N 的第一端口接第N泵浦源4N，第N波分复用器5N的第三端口接第N有源单模光纤IN的一端，第N有源单模光纤IN的另一端接第N耦合器的第三端口 3N3，构成第N单波长激光器。激光从第一耦合器的第二端口 312或/和第N耦合器的第四端口 3N4输出。分别刻写在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅21、22、……、2N的长度均分别小于第一至第N耦合器熔锥区的长度，并且在第一至第N耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一至第N光纤光栅21、22、……、2N中心与第一至第N耦合器熔锥区中心均不重合。所述的分别刻写在第一至第N耦合器上的第一至第N光纤光栅的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。对刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅施加纵向应力或改变其温度时，可以使输出激光的各个波长发生变化，具体情况为对第一至第N光纤光栅施加纵向拉力，拉力越大，波长的增加量越大；对第一至第N光纤光栅的温度加以改变，温度越高，波长的增加量越大。N为2 100的整数。实施方式二一种多波长光纤激光器，如图2，该激光器包括第一、第二有源单模光纤11、12， 第一、第二耦合器，分别刻在第一、第二耦合器熔锥区的第一、第二光纤光栅21、22，第一、第二泵浦源41、42，第一、第二波分复用器51、52，各器件的连接方式为第一耦合器的第一端口 311接第一波分复用器51的第二端口，第一波分复用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分复用器51的第三端口接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分复用器52的第二端口，第二波分复用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分复用器52的第三端口接第二有源单模光纤12的一端，第二有源单模光纤12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。激光从第一耦合器的第二端口 312或/和第二耦合器的第四端口 3M输出。分别刻写在第一、第二耦合器熔锥区的第一、第二光纤光栅21、22的长度均分别小于第一、第二耦合器熔锥区的长度，并且在第一、第二耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一、第二光纤光栅21、22中心与第一、第二耦合器熔锥区中心均不重合。所述的分别刻写在第一、第二耦合器上的第一、第二光纤光栅的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。所述的第五十一光纤光栅的反射带宽为从第一、第二光纤光栅反射谱中的最短波长至第一、第二光纤光栅反射谱中的最长波长的范围。对刻在第一、第二耦合器熔锥区的第一、第二光纤光栅施加纵向应力或改变其温度，可以使输出激光的各个波长发生变化，具体情况为对第一、第二光纤光栅施加纵向拉力，拉力越大，波长的增加量越大；对第一、第二光纤光栅的温度加以改变，温度越高，波长的增加量越大。
实施方式三一种多波长光纤激光器，如图3，该激光器包括第一至第五十有源单模光纤11、 12、……、150，第一至第五十耦合器，分别刻在第一至第五十耦合器熔锥区的第一至第五十光纤光栅21、22、……、250，第五十一光纤光栅251，第一泵浦源41，各器件的连接方式为第一泵浦源41接第五十一光纤光栅251的一端，第五十一光纤光栅251的另一端接第一耦合器的第二端口 312，第一耦合器的第一端口 311接第一有源单模光纤11，第一有源单模光纤11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二有源单模光纤12的一端，第二有源单模光纤12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第五十耦合器的第一端口 3501接第一有源单模光纤150的一端，第一有源单模光纤150的另一端接第五十耦合器的第三端口 3503。激光从第五十耦合器的第四端口 3504输出。分别刻写在第一至第五十耦合器熔锥区的第一至第五十光纤光栅21、22、……、 250的长度均分别小于第一至第五十耦合器熔锥区的长度，并且在第一至第五十耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一至第五十光纤光栅21、22、……、250中心与第一至第五十耦合器熔锥区中心均不重合。所述的分别刻写在第一至第五十耦合器上的第一至第五十光纤光栅的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。对刻在第一至第五十耦合器熔锥区的第一至第五十光纤光栅施加纵向应力或改变其温度，可以使输出激光的各个波长发生变化，具体情况为对第一至第五十光纤光栅施加纵向拉力，拉力越大，波长的增加量越大；对第一至第五十光纤光栅的温度加以改变，温度越高，波长的增加量越大。实施方式四一种多波长光纤激光器，如图4，该激光器包括第一至第一百有源单模光纤11、 12、……、1100，第一至第一百耦合器，分别刻在第一至第一百耦合器熔锥区的第一至第一百光纤光栅21、22、……、2100，第一百零一光纤光栅2101，第一至第一百泵浦源41、 42、……、4100，第一至第一百波分复用器51、52、……、5100，各器件的连接方式为第一耦合器的第二端口 312接第一百零一光纤光栅2101，第一耦合器的第一端口 311接第一波分复用器51的第二端口，第一波分复用器51的第一端口接第一泵浦源41，第一波分复用器51的第三端口接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分复用器52的第二端口，第二波分复用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分复用器52的第三端口接第二有源单模光纤12的一端，第二有源单模光纤12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第一百耦合器的第一端口 31001接第一百波分复用器5100的第二端口，第一百波分复用器5100的第一端口接第一百泵浦源4100，第一百波分复用器5100的第三端口接第一百有源单模光纤1100的一端，第一百有源单模光纤1100的另一端接第一百耦合器的第三端口 31003。激光从第一百耦合器的第四端口 31004输出。分别刻写在第一至第一百耦合器熔锥区的第一至第一百光纤光栅21、22、……、 2100的长度均分别小于第一至第一百耦合器熔锥区的长度，并且在第一至第一百耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一至第一百光纤光栅21、22、……、2100中心与第一至第一百耦合器熔锥区中心均不重合。所述的分别刻写在第一至第一百耦合器上的第一至第一百光纤光栅的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。对刻在第一至第一百耦合器熔锥区的第一至第一百光纤光栅施加纵向应力或改变其温度，可以使输出激光的各个波长发生变化，具体情况为对第一至第一百光纤光栅施加纵向拉力，拉力越大，波长的增加量越大；对第一至第一百光纤光栅的温度加以改变，温度越高，波长的增加量越大。
权利要求
1. 一种多波长光纤激光器，其特征在于该激光器包括第一至第N有源单模光纤(11、 12、……、1N)，第一至第N耦合器，分别刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅01、22、……、2N)，第一至第N泵浦源01、42、……、4N)，第一至第N波分复用器(51、 52、……、5N)，各器件的连接方式为第一耦合器的第一端口(311)接第一波分复用器(51)的第二端口，第一波分复用器 (51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分复用器(51)的第三端口接第一有源单模光纤(11)的一端，第一有源单模光纤(11)的另一端接第一耦合器的第三端口(313)，构成第一单波长激光器；第一耦合器的第四端口(314)接第二耦合器的第二端口(322)，第二耦合器的第一端口(321)接第二波分复用器(5 的第二端口，第二波分复用器(5 的第一端口接第二泵浦源(42)，第二波分复用器(5 的第三端口接第二有源单模光纤(1 的一端，第二有源单模光纤(1 的另一端接第二耦合器的第三端口(323)，构成第二单波长激光器；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N波分复用器(5N)的第二端口，第N波分复用器 (5N)的第一端口接第N泵浦源GN)，第N波分复用器(5N)的第三端口接第N有源单模光纤(IN)的一端，第N有源单模光纤(IN)的另一端接第N耦合器的第三端口(3N3)，构成第 N单波长激光器；激光从第一耦合器的第二端口(31 或/和第N耦合器的第四端口(3N4)输出；分别刻写在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅01、22、……、2N)的长度均分别小于第一至第N耦合器熔锥区的长度，并且在第一至第N耦合器熔锥区的两端均有未刻光栅的区域；第一至第N光纤光栅(21、22、……、2N)中心与第一至第N耦合器熔锥区中心均不重合；N为2 100的整数。
2.根据权利要求1所述的一种多波长光纤激光器，特征在于所述的分别刻写在第一至第N耦合器上的第一至第N光纤光栅01、22、……、2N)的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。
3.根据权利要求1所述的一种多波长光纤激光器，特征在于第一泵浦源Gl)经第N+1光纤光栅与第一耦合器的第二端口(312)连接， 第一耦合器的第一端口(311)接第一有源单模光纤(11)的一端；第二耦合器的第一端口(321)接第二有源单模光纤(1 的一端；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N有源单模光纤(IN)的一端； 激光从第N耦合器的第四端口(3N4)输出；第N+1光纤光栅(2(N+1))的反射带宽为从第一至第N光纤光栅(21、22、……、2N)反射谱中的最短波长至第一至第N光纤光栅01、22、……、2N)反射谱中的最长波长的波长范围。
4.根据权利要求1所述的一种多波长光纤激光器，特征在于 第一耦合器的第二端口(312)接第N+1光纤光栅(2(N+1))。
5.根据权利要求1、3或4所述的一种多波长光纤激光器，特征在于对刻在第一至第N耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅01、22、……、2N)施加纵向拉力或改变其温度时，改变激光器的输出波长。
全文摘要
一种多波长光纤激光器，涉及一种激光器，适用于光纤通信及传感领域。解决了目前多波长光纤激光器的多波长输出稳定性差，输出各个波长的可调节能力差的问题。第一耦合器的第一端(311)接第一波分复用器(51)的第二端口，第一波分复用器(51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分复用器(51)的第三端口接第一有源单模光纤(11)的一端，第一有源单模光纤(11)的另一端接第一耦合器的第三端(313)，构成第一单波长激光器，依此类推，将第一至第N单波长激光器串联成多波长激光器。分别刻写在第一至第N耦合器上的第一至第N光纤光栅(21、22、……、2N)的反射波长均不相同，且反射带宽均无重叠部分。
文档编号H01S3/10GK102570255SQ201110453319
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者刘超, 宁提纲, 宋秋艳, 李晶, 李超, 温晓东, 王春灿, 裴丽 申请人:北京交通大学