专利名称：基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种光纤激光器，适用于光纤通信领域。
背景技术：
人类发现并利用光源可以追溯到用火照明的原始部落年代，直到激光产生前的所有光源都无法在方向性和亮度上有质的提高，无论外加多少设备对输出光进行调节，发散角大、能量不集中的问题始终无法有效解決。这归其原因在于激光产生以前的所有光源都不是相干光源，发散角大，亮度低是其固有的弊病。直到上世纪六十年代初，第一台红宝石激光器的问世才彻底解决了这个问题，而随着激光器技术的不断成熟，激光的应用领域也进ー步扩展，目前，激光器已经发展为包括半导体激光器、光纤激光器、CO2激光器、自由电 子激光器等多种基理不同的庞大激光器体系。综合考虑各类激光器的优缺点，光纤激光器以其光束质量好，结构紧凑、热效率低、光-光转换效率高等特点得到广大科研工作者的青睐，并且在基础应用领域展现出其巨大的经济效益和社会效益。目前，基于包层抽运技术的光纤激光器以其光束质量好、转换效率高以及结构紧凑等特点吸引了人们的广泛关注。2004年光纤激光器的单纤输出功率达到千瓦量级，2009年IPG公司报道已实现了单纤万瓦的单模激光输出。但随着功率的增加，SBS、SRS和FWM等各种非线性效应使得光束质量严重降低，并且成为进一歩增加激光功率的巨大障碍。大模场面积LMA光纤的提出成为ー种可行的方法，在保持光功率密度不变的情况下，增大光纤半径可以有效増加光纤所能承载的光功率，为大功率光纤激光器的制备提供了必要的前堤。但由于光纤半径増加幅度有限，过大的光纤半径使得模场变的复杂，光束质量得不到保证，因此该方法能够解决的问题受到光纤尺寸的限制。另ー种方法为主控振荡器的功率放大器M0PA，这种方法可以有效增加激光器功率，而且输出激光的质量很高，但同样受到单根光纤光功率承载能力的限制。光纤激光器在通信领域发挥着不可替代的作用，多波长，窄线宽的光纤激光器一直以来都是通信领域追求的目标，目前光纤激光器已经可以实现多波长，窄线宽激光的输出，转换的效率高，对推动光通信的进步起到了相当重要的作用。但是，现有多波长激光器多数采用梳状滤波器结构，具体为取样光栅、两个3dB耦合器构成的M-Z干涉仪、F-P标准具等，稳定性差。而且难以对波长的数量进行有效控制。因此，目前多波长光纤激光器面临的问题是激光器结构的稳定性差，输出激光的波长数量难以控制。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是激光器结构的稳定性差，输出激光的波长数量难以控制。本实用新型的技术方案为基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，该激光器包括第一有源单模光纤，耦合器，刻写在耦合器熔锥区的第一至第N光纤光柵，第一泵浦源，第一波分复用器，各器件的连接方式为第一泵浦源接第一波分复用器的第一端ロ，第一波分复用器的第二端ロ接耦合器的第一端ロ，第一波分复用器的第三端ロ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耦合器的第三端ロ；激光信号从I禹合器的第二端ロ或/和第四端ロ输出；刻写在耦合器熔锥区的第一至第N光纤光栅的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分；第一至第M光纤光栅被刻写在耦合器熔锥区的其中一根光纤上，第M+1至第N光纤光栅被刻写在耦合器熔锥区的另ー根光纤上；N=2 50，0彡M彡N，M和N均为非负整数。本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果传统的多波长光纤激光器中的梳状滤波器，依靠取样光栅的选频作用对光信号进行选择，但取样光栅的制作难度较高，而且精度难以满足要求，无法达到对光信号的选择与理论计算ー样的要求，本实用新型所述的多波长激光器结构中，每个光栅对应一个波长的激光信号，制作难度低，精度高；传统多波长激光器难以对波长数量进行控制，波长过多则会使每个输出波长的激光信号功率下降，而输出波长过少则无法满足要求，本实用新型由于采用多个光栅串联于耦合器熔锥区的方法，光栅的数量即为输出波长的数量，可控性強。
图I为输出N个波长的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。图2为输出五十个波长的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。图3为输出U个波长的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。图4为输出两个波长的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。图5为输出五个波长的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。图6为3X3耦合器的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步描述。实施方式一基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图1，该激光器包括第一有源单
模光纤11，稱合器，刻写在稱合器熔锥区2的第一至第N光纤光栅31、32、......、3M、3 (M+1)、
3(M+2)、……、3N，第一泵浦源51，第一波分复用器，各器件的连接方式为第一泵浦源51接第一波分复用器的第一端ロ 411，第一波分复用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分复用器的第三端ロ 413接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信号从I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24输出。刻写在耦合器熔锥区2的第一至第N光纤光栅31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。[0028]第一至第M光纤光栅31、32、……、3M被刻写在耦合器熔锥区2的其中一根光纤上，第M+1至第N光纤光栅3(M+l)、3(M+2)、……、3N被刻写在耦合器熔锥区2的另ー根光纤上。N=2 50，0彡M彡N，M和N均为非负整数。实施方式ニ基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图2，该激光器包括第一有源单
模光纤11，稱合器，刻写在稱合器熔锥区2的第一至第五十光纤光栅31、32、......、350，第
一泵浦源51，第一波分复用器，各器件的连接方式为第一泵浦源51接第一波分复用器的第一端ロ 411，第一波分复用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分复用器的第三端ロ 413接第一有源单模光纤11的一 端，第一有源单模光纤11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信号从I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24输出。刻写在耦合器熔锥区2的第一至第五十光纤光栅31、32、……、350的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。第一至第五十光纤光栅31、32、......、350被刻写在稱合器熔锥区2的其中一根光纤上。实施方式三基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图3，该激光器包括第一、第二有源单模光纤11、12，3 X 3耦合器，刻写在3 X 3耦合器熔锥区2的第一至第U光纤光栅31、
32、......、3M、3(M+l)、3(M+2)、......、3N、3 (N+l)、3 (N+2)、......、3U，第一、第二泵浦源 51、
52,第一、第二波分复用器,各器件的连接方式为3 X 3耦合器的第一端ロ 21接第一波分复用器的第二端ロ 412，第一波分复用器的第一端ロ 411接第一泵浦源51，第一波分复用器的第三端ロ 413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3X3稱合器的第三端ロ 23。3X3耦合器的第二端ロ 22接第二波分复用器的第二端ロ 422，第二波分复用器的第一端ロ 421接第二泵浦源52，第二波分复用器的第三端ロ 423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3X3耦合器的第四端ロ 24。刻写在3X3耦合器熔锥区2的第一至第U光纤光栅31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N、3(N+l)、3(N+2)、……、3U的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。激光信号从3X3稱合器的第五端ロ 25或/和第六端ロ 26输出。第一至第M光纤光栅31、32、……、3M，第M+1至第N光纤光栅3 (M+1)、3(M+2)、……、3N和第N+1至第U光纤光栅3(N+l)、3(N+2)、……、3U分别被刻写在3X3耦合器熔锥区2中的三根不同的光纤上。U = 2 50，0彡M彡N彡U，M、N和U均非负整数。实施方式四基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图4，该激光器包括第一有源单模光纤11，稱合器，刻写在稱合器熔锥区2的第一、第二光纤光栅31、32，第一泵浦源51,第一波分复用器，各器件的连接方式为[0046]第一泵浦源51接第一波分复用器的第一端ロ 411，第一波分复用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分复用器的第三端ロ 413接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信号从I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24输出。刻写在耦合器熔锥区2的第一、第二光纤光栅31、32的中心波长不一致，均为布拉格光纤光柵，反射带宽均没有重叠部分。第一、第二光纤光栅31、32被刻写在I禹合器熔锥区2的其中一根光纤上。实施方式五基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图5，该激光器包括第一有源单模光纤11，稱合器，刻写在稱合器熔锥区2的第一至第五光纤光栅31、32、33、34、35，第一泵浦源51，第一波分复用器，各器件的连接方式为第一泵浦源51接第一波分复用器的第一端ロ 411，第一波分复用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分复用器的第三端ロ 413接第一有源单模光纤11的一端，第一有源单模光纤11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信号从I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24输出。刻写在耦合器熔锥区2的第一至第五光纤光栅31、32、33、34、35的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。第一、第二光纤光栅31、32被刻写在稱合器熔锥区2的其中一根光纤上,第三至第五光纤光栅33、34、35被刻写在稱合器熔锥区2的另ー根光纤上。实施方式六基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，如图6，该激光器包括第一、第二有源单模光纤11、12，3 X 3耦合器，刻写在3 X 3耦合器熔锥区2的第一至第五十光纤光栅
31、32、......、35、36、37、......、312、313、314、......、350，第一、第二泵浦源 51、52，第一、第
ニ波分复用器，各器件的连接方式为3 X 3耦合器的第一端ロ 21接第一波分复用器的第二端ロ 412，第一波分复用器的第一端ロ 411接第一泵浦源51，第一波分复用器的第三端ロ 413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3X3稱合器的第三端ロ 23。3X3耦合器的第二端ロ 22接第二波分复用器的第二端ロ 422，第二波分复用器的第一端ロ 421接第二泵浦源52，第二波分复用器的第三端ロ 423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3X3耦合器的第四端ロ 24。刻写在3X3稱合器熔锥区2的第一至第五十光纤光栅31、32、......、35、36、
37、……、312、313、314、……、350的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。激光信号从3X3稱合器的第五端ロ 25或/和第六端ロ 26输出。第一至第五光纤光栅31、32、……、35，第六至第十二光纤光栅36、37、……、312和第十三至第五十光纤光栅313、314、……、350分别被刻写在3X3耦合器熔锥区2中的三根不同的光纤上。
权利要求1.基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，其特征在于该激光器包括第一有源单模光纤(11)，耦合器，刻写在耦合器熔锥区(2)的第一至第N光纤光栅(31、32、……、.3M、3(M+l)、3(M+2)、……、3N)，第一泵浦源(51)，第一波分复用器，各器件的连接方式为第一泵浦源(51)接第一波分复用器的第一端口(411)，第一波分复用器的第二端口(412)接耦合器的第一端口(21)，第一波分复用器的第三端口(413)接第一有源单模光纤(11)的一端，第一有源单模光纤(11)的另一端接稱合器的第三端口(23)； 激光信号从耦合器的第二端口(22)或/和第四端口(24)输出； 刻写在耦合器熔锥区⑵的第一至第N光纤光栅(31、32、……、3M、3(M+1)、.3(M+2)、……、3N)的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分； 第一至第M光纤光栅(31、32、......、3M)被刻写在稱合器熔锥区(2)的其中一根光纤上，第M+1至第N光纤光栅(3(M+l)、3(M+2)、……、3N)被刻写在耦合器熔锥区(2)的另一根光纤上； N = 2 50，0彡M彡N，M和N均为非负整数。
2.根据权利要求I所述的基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，其特征在于 所述的耦合器为3X3耦合器； 3X3耦合器的第一端口(21)接第一波分复用器的第二端口(412)，第一波分复用器的第一端口(411)接第一泵浦源(51)，第一波分复用器的第三端口(413)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3X3耦合器的第三端口(23)； .3X3耦合器的第二端口(22)接第二波分复用器的第二端口(422)，第二波分复用器的第一端口(421)接第二泵浦源(52)，第二波分复用器的第三端口(423)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3X3耦合器的第四端口(24)； 刻写在3X3耦合器熔锥区(2)的第一至第U光纤光栅(31、32、……、3M、3(M+1)、.3(M+2)、……、3N、3(N+l)、3(N+2)、……、3U)的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分； 激光信号从3X3 f禹合器的第五端口(25)或/和第六端口(26)输出； 第一至第M光纤光栅(31、32、……、3M)，第M+1至第N光纤光栅(3(M+1)、3(M+2)、……、.3N)和第N+1至第U光纤光栅(3(N+1)、3(N+2)、……、3U)分别被刻写在3 X 3耦合器熔锥区(2)中的三根不同的光纤上； U = 2 50，0彡M彡N彡U，M、N和U均为非负整数。
专利摘要基于光纤耦合器熔锥光栅的多波长光纤激光器，涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信领域。解决了目前多波长光纤激光器中激光器结构的稳定性差，输出激光的波长数量难以控制的问题。该激光器中的第一泵浦源(51)接第一波分复用器的第一端口(411)，第一波分复用器的第二端口(412)接耦合器的第一端口(21)，第一波分复用器的第三端口(413)接第一有源单模光纤(11)的一端，第一有源单模光纤(11)的另一端接耦合器的第三端口(23)；刻写在耦合器熔锥区(2)的第一至第N光纤光栅(31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N)的中心波长均不一致，均为布拉格光纤光栅，反射带宽均没有重叠部分。N＝2～50，0≤M≤N，M和N均为正整数。
文档编号H01S3/067GK202405608SQ20122000699
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者刘艳, 宁提纲, 李晶, 温晓东, 王春灿, 裴丽, 谭中伟 申请人:北京交通大学