专利名称：全光纤宽带可调谐掺铥激光器的制作方法
技术领域：
全光纤宽带可调谐掺铥激光器技术领域[0001]本实用新型属于光纤激光器制造技术领域，特别涉及一种全光纤结构的2. ομπι 波段宽带可调谐环形腔光纤激光器，其得到的输出波长2. 0 μ m波段的宽带可调谐光纤激光可以应用于医疗、探测、雷达等诸多领域。
背景技术：
[0002]2. 0 μ m波段光纤激光器是目前最具前景的激光技术之一，2. 0 μ m波段的激光在医疗领域是最好的手术工具之一，其对人眼使用安全、对大气和烟雾的穿透能力强，并覆盖瓦斯等危险气体的一部分吸收光谱，其也可用于遥感探测和激光雷达等领域。采用掺铥光纤做激光增益介质，由于TnT离子间存在着的交叉驰豫过程，N1, N0 — N3, N3的交叉驰豫率随着Tm3+的掺杂浓度增加迅速增长，高掺杂浓度时，交叉驰豫过程加强，对于N” N3和Ntl的光谱参数产生很大影响，掺Tm光纤激光器的输出功率甚至能达到千瓦级的水平。[0003]793nm激光二极管泵浦的双包层掺铥光纤激光器能获得高效率，采用环形腔结构， 可以实现输出激光波长的宽带调谐。目前国内外掺铥光纤激光器的实验结构采用光纤与各种功能器件的自由空间耦合，而非全光纤结构，这就需要增加一定数量的透镜和光路对准调节机构，其稳定性差、实用性不强。实用新型内容[0004]针对目前掺铥光纤激光器不能实现全光纤化、稳定性差、实用性不强等缺陷，本实用新型提供了一种全光纤结构的宽带可调谐掺铥光纤激光器，其获得输出波长可调谐范围 70nm，且调谐简便、制造成本低，并且易于与光纤系统集成。[0005]本实用新型采取如下技术方案全光纤宽带可调谐掺铥激光器，包括793nm激光泵浦源(1)、多模/双包层泵浦合束器( ( “/”表示“和”，属于该类器件的通用写法)、双包层掺铥光纤( 、在线偏振控制器(4)、F-P可调光纤标准具(5)、2. 0 μ m波段宽带耦合器[6]、2.Ομπι波段隔离器(7)，793nm激光泵浦源(1)与多模/双包层泵浦合束器(2)的第一输入端口(a)连接，多模/双包层泵浦合束器O)的第二端口(c)与双包层掺铥光纤(3) 的一端连接；多模/双包层泵浦合束器O)的第三端口(b)与F-P可调光纤标准具(5)的一端连接；在线偏振控制器(4)将多模/双包层泵浦合束器( 与F-P可调光纤标准具(5) 之间的部分光纤夹入其内且不截断光纤；F-P可调光纤标准具(5)的另一端与2.0μπι波段光纤耦合器(6)的输入端(d)连接，2. Ομπι波段光纤耦合器(6)的第一输出端(e)作为激光输出，输出的光纤激光信号波长为2. 0 μ m的可调谐波段；2. 0 μ m波段光纤耦合器(6)的第二输出端(f)与2. Ομπι波段隔离器(7)的输入端连接作为反馈；2. Ομπι波段隔离器(7) 的输出端与双包层掺铥光纤(3)的另一端连接；所述793nm激光泵浦源(1)、多模/双包层泵浦合束器0)、F-P可调光纤标准具(5)、2. Oym波段光纤耦合器(6)、2. Oym波段光纤隔离器(7)和双包层掺铥光纤C3)连接形成的环形腔采用全光纤结构，上述连接均采用光纤熔接。[0006]所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，2. 0 μ m波段光纤耦合器(6)的第一输出端 (e)为10%输出端，第二输出端(f)为90%输出端。[0007]所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，输出的2. 0 μ m波段光纤激光信号最大光谱调谐范围为1940-2010nm，光谱带宽为70nm。[0008]所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，在线偏振控制器(4)采用手动挤压式。[0009]本实用新型全光纤宽带可调谐2.0 μ m波段掺铥光纤激光器，激光泵浦源(1)通过多模/双包层泵浦合束器O)、泵浦双包层掺铥光纤(3)，产生2.0 μ m波段增益宽带光，利用手动挤压式在线偏振控制器(4)调整激光环形腔内偏振态，2. Oym波段光纤耦合器(6) 的90%输出端f作为正反馈，实现光的放大，利用F-P可调光纤标准具(5)调谐2.0μπι波段激光信号波长，实现输出波长70nm宽带可调。[0010]本实用新型输出波长宽带可调谐的2. 0 μ m波段掺铥光纤激光器，其克服了现有 2. 0 μ m波段可调谐光纤激光器的不足，减少了非光纤器件连接带来的腔内损耗增加和调谐范围小等问题。[0011]本实用新型采用全光纤结构，损耗低，成本低，易于与光纤系统集成。本实用新型获得的2. 0 μ m波段激光稳定性好，波长宽带可调，具有较高的性价比。
[0012]图1为Tm3+的简化能级结构示意图。[0013]图2为宽带可调谐掺铥光纤激光器的结构示意图。[0014]图3为宽带可调谐输出光纤激光的光谱图。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。[0016]图2为宽带可调谐掺铥光纤激光器的结构示意图。该2. 0 μ m波段宽带可调谐光纤激光器由793nm激光泵浦源1、多模/双包层泵浦合束器2、双包层掺铥光纤3、手动挤压式在线偏振控制器4、F-P可调光纤标准具5、2. 0 μ m波段宽带耦合器6、2. 0 μ m波段隔离器 7等连接而成环形激光谐振腔，其连接为[0017]793nm激光泵浦源1与多模/双包层泵浦合束器2的输入端口 a连接，多模/双包层泵浦合束器2的另一个输入端口 c与双包层掺铥光纤3的一端相连；多模/双包层泵浦合束器2的端口 b与F-P可调光纤标准具5的一端连接；手动挤压式在线偏振控制器4 采用不截断光纤的方法，将多模/双包层泵浦合束器2和F-P可调光纤标准具5之间的局部连接光纤夹入其夹具之内，利用手动挤压光纤的方式进行传输光信号偏振态的调节；F-P 可调光纤标准具5的另一端与2. 0 μ m波段光纤耦合器6的输入端d连接，2. 0 μ m波段光纤耦合器6的10%输出端e作为激光输出，输出的光纤激光信号波长为2. 0 μ m波段，输出的2. 0 μ m波段光纤激光信号可调谐，最大光谱调谐范围为1940-2010nm，光谱带宽为70nm。 2. 0 μ m波段光纤耦合器6的90%输出端f与2. 0 μ m波段光纤隔离器7的输入端连接作为反馈；2. 0 μ m波段光纤隔离器7的输出端与双包层掺铥光纤3的另一端相连。采用全光纤结构，其均通过光纤熔接的方法连接。[0018]如上连接，多模/双包层泵浦合束器2、手动挤压式在线偏振控制器4、F_P可调光纤标准具5、2. 0 μ m波段光纤耦合器6、2. 0 μ m波段光纤隔离器7和双包层掺铥光纤3连接形成了环形腔。[0019]上述793nm激光泵浦源1、多模/双包层泵浦合束器2、双包层掺铥光纤3、手动挤压式在线偏振控制器4、F-P可调光纤标准具5、2. 0 μ m波段宽带耦合器6、2. 0 μ m波段隔离器7等器件均采用现有技术。[0020]当793nm激光泵浦源1通过多模/双包层泵浦合束器2、泵浦双包层掺铥光纤3 时，在光纤中产生2. 0 μ m波段宽带光增益。利用其反向2. 0 μ m波段宽带光作为激光增益， 通过F-P可调光纤标准具5选择激光振荡波长，调节F-P可调光纤标准具5的腔长可改变激光振荡信号间隔，从而实现对激光振荡波长的调谐。[0021]再通过手动挤压式在线偏振控制器4调节谐振激光的偏振态，保持较高的振荡功率。2. Oym波段光纤隔离器7可以在腔内确保信号单向传输，并能降低噪声，提高信噪比。[0022]2. 0 μ m波段光纤耦合器6的10%输出端e输出激光采用2. 0 μ m波段光纤光谱分析仪和2. 0 μ m波段光功率计测量。[0023]手动挤压式在线偏振控制器4用来调整激光环形腔内偏振态，以提高输出光纤激光的功率。[0024]F-P可调光纤标准具5在激光环形腔内用来选择振荡激光波长，并用来调谐输出激光波长。[0025]图1为Tm3+的简化能级结构示意图。采用掺铥光纤做激光增益介质，当激光泵浦源 1通过多模/双包层泵浦合束器2、泵浦双包层掺铥光纤3时，基态Ntl上的粒子吸收793nm 泵浦光，跃迁到高能级N3,由于Tm3+离子间存在着的交叉驰豫过程，NijN0- N3, N3的交叉驰豫过程导致粒子聚集在激发态N1, Ntl的粒子数增加，形成粒子数反转分布，大量激发态N1的粒子向下跃迁回基态Ntl时，会自发辐射波长为2. 0 μ m波段的光子。当激光泵浦源1发射的793nm连续激光通过多模/双包层泵浦合束器2对双包层掺铥光纤3连续泵浦时，该自发辐射连续发生，因此在激发态N1与基态Ntl之间产生连续的2. 0 μ m波段光辐射。[0026]图3为宽带可调谐输出光纤激光谱图。793nm激光泵浦源1通过多模/双包层泵浦合束器2、泵浦双包层掺铥光纤3，产生2. 0 μ m波段增益宽带光，利用手动挤压式在线偏振控制器4调整激光环形腔内偏振态，2. 0 μ m波段光纤耦合器6的90%输出端f作为正反馈，实现光的放大，利用F-P可调光纤标准具5调谐2. 0 μ m波段激光信号波长，可实现70nm 宽带调谐。[0027]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的范围内，对以上实施例的变化、 变型都将落在本实用新型的保护范围。
权利要求1.全光纤宽带可调谐掺铥激光器，其特征是包括793nm激光泵浦源(1)、多模/双包层泵浦合束器O)、双包层掺铥光纤(3)、在线偏振控制器、F-P可调光纤标准具(5)、2. Oym波段宽带耦合器(6)、2.0μπι波段隔离器(7)，793nm激光泵浦源(1)与多模/双包层泵浦合束器( 的第一输入端口(a)连接，多模/双包层泵浦合束器( 的第二端口(c)与双包层掺铥光纤(3)的一端连接；多模/双包层泵浦合束器O)的第三端口(b)与F-P可调光纤标准具(5)的一端连接；在线偏振控制器(4)将多模/双包层泵浦合束器(2)与F-P可调光纤标准具( 之间的部分光纤夹入其内且不截断光纤；F-P可调光纤标准具(5)的另一端与2.0 μ m波段光纤耦合器(6)的输入端(d)连接，2.0 μ m波段光纤耦合器(6)的第一输出端(e)作为激光输出，输出的光纤激光信号波长为2. Oym的可调谐波段；2. Ομπι波段光纤耦合器(6)的第二输出端(f)与2.0 μ m波段隔离器(7)的输入端连接作为反馈；2. Oym波段隔离器(7)的输出端与双包层掺铥光纤(3)的另一端连接；所述的793nm激光泵浦源(1)、多模/双包层泵浦合束器( 、F-P可调光纤标准具(5)、2. 0 μ m波段光纤耦合器(6)、2. Oym波段光纤隔离器(7)和双包层掺铥光纤C3)连接形成的环形腔采用全光纤结构，上述连接均采用光纤熔接。
2.如权利要求1所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，其特征在于所述2.0 μ m波段光纤耦合器(6)的第一输出端(e)为10%输出端，第二输出端(f)为90%输出端。
3.如权利要求1所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，其特征在于所述输出的2.0 μ m波段光纤激光信号最大光谱调谐范围为1940-2010nm，光谱带宽为70nm。
4.如权利要求1所述的全光纤宽带可调谐掺铥激光器，其特征在于所述的在线偏振控制器(4)采用手动挤压式。
专利摘要本实用新型涉及全光纤宽带可调谐掺铥激光器，793nm激光泵浦源与多模/双包层泵浦合束器的输入端a连接，合束器的输入端c与双包层掺铥光纤的一端连接，合束器的一端b与F-P可调光纤标准具的一端连接；在线偏振控制器将合束器与F-P可调光纤标准具之间的部分光纤夹入其内且不截断；F-P可调光纤标准具的另一端与2.0μm波段光纤耦合器的输入端d连接，耦合器的输出端e作为激光输出，输出的光纤激光信号波长为2.0μm的可调谐波段；耦合器的输出端f与2.0μm波段隔离器的输入端连接作为反馈，隔离器的输出端与双包层掺铥光纤的另一端连接；上述连接而成环形腔采用全光纤结构，均采用光纤熔接。本实用新型获得的2.0μm波段激光稳定性好，波长宽带可调，具有较高的性价比。
文档编号H01S3/067GK202333430SQ201120463050
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者周雪芳, 李齐良, 王天枢, 钱胜, 魏一振 申请人:杭州电子科技大学