专利名称：基于长周期光纤光栅的光纤激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信领域。
背景技术：
从梅曼的第一台激光器制作成功到现在，激光器的发展速度可谓日新月异，大量不同功能的激光器不断涌现，其中最引人注目的一种类型就是光纤激光器。光纤激光器以掺稀土离子的有源光纤为基质材料，以反射器件构成的谐振腔作选频设备，通过将所选择的波长在有源光纤内不断增益使其远大于其它波长的激光信号，超过阀值时从光纤一端的反射器件输出形成激光。一般的光纤激光器的谐振腔以反射镜或光纤光栅构成，相比反射镜，光纤光栅的优点是直接集成在光纤上，整个系统更稳定，更紧凑，反射的效率也更 高，损耗更低，从而可以大大降低整个激光器系统的输出阀值，有利于提高能量转换效率。目前基于光纤光栅的光纤激光器大致分为线性腔结构和环形腔结构，线性腔结构的光纤激光器由两个中心波长一致的光纤光栅构成选频谐振腔，腔内的有源光纤作为增益介质，整个激光器的结构简单，但是制作两个完全一致的光纤光栅分别放置于有源光纤的两端在技术上有一定的难度，而中心波长不一致的两个光栅构成的谐振腔的稳定性较差。环形腔的光纤激光器虽然只用到一个光栅，稳定性相比线性腔要好，但是需要用到价格昂贵的环形器，这使得环形腔光纤激光器的成本很难降得下来。由于激光器的稳定性是衡量其性能的重要指标之一，因此如何在增加其稳定性的同时保持甚至降低其制作成本成为当前光纤激光器制作所面临的一个问题。综上所述，目前的光纤激光器面临稳定性与低成本无法兼得的问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是光纤激光器的稳定性与低成本无法兼得。本实用新型的技术方案为该激光器包括有源光纤、耦合器、刻写在耦合器的耦合区的其中一根光纤上的长周期光纤光栅、波分复用器和泵浦源。稱合器的第一端口和稱合器的第三端口同处于稱合器的同一根光纤上，稱合器的第二端口和耦合器的第四端口同处于耦合器的另外一根光纤上。波分复用器的第一端口为泵浦波长端口，波分复用器的第二端口为信号波长端口，波分复用器的第三端口为混合有泵浦波长和信号波长的端口。各部分的连接方式为有源光纤的一端接波分复用器的第三端口，有源光纤的另一端接耦合器的第三端口，耦合器的第二端口接波分复用器的第二端口，波分复用器的第一端口接泵浦源，激光从耦合器的第一端口和耦合器的第四端口输出。所述的有源光纤所掺杂的稀土离子包括铒离子、镱离子、铥离子、钦离子、钕离子。其工作原理为有源光纤中产生的自发辐射光信号传播至耦合器的第三端口并沿着耦合器的第三端口所在的光纤传播到长周期光纤光栅所在位置后，波长位于长周期光纤光栅带宽内的光信号被耦合到相邻的光纤中，保持方向不变传播至耦合器的第二端口并通过波分复用器返回有源光纤中继续被放大，处于长周期光纤光栅带宽以外的光信号则直接穿过长周期光纤光栅，保持原光纤、原方向不变，从耦合器的第一端口输出。反向传播的位于长周期光纤光栅带宽内的光信号沿同样的路径传播，而位于其带宽以外的光信号则直接传播至耦合器的第四端口输出。光信号经过这样的多次传播、选频，位于长周期光纤光栅带宽内的光信号则被不断放大直至形激光从耦合器的第一端口和耦合器的第四端口输出，其它波长的光信号则损耗殆尽，最终输出的激光信号内只有长周期光纤光栅带宽内的激光信号，并且越接近长周期光纤光栅中心波长的激光信号幅值越大。波分复用器在这里的作用是将泵浦源的泵浦能量耦合入有源光纤。本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果传统线性腔光纤激光器含有两个中心波长一致的Bragg光纤光栅，不仅在制作上有较大难度，而且两个光纤光栅构成的谐振腔的稳定性远不如环形腔激光器中的一个光栅构成的行波腔，本实用新型只用到一个长周期光纤光栅，稳定性相比传统线性腔大大提升，相比环形腔省去了价格昂贵的环形器，成本大幅度下降；本实用新型所用到的光栅为长周 期光纤光栅，其制作难度和所要求的精度都比Bragg光纤光栅要低，制作成本也更低。所谓长周期光纤光栅是沿光纤轴向折射率调制周期大于I微米的光纤光栅。
图I为基于长周期光纤光栅的光纤激光器结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。实施方式基于长周期光纤光栅的光纤激光器，如图I，该激光器包括有源光纤I、稱合器、刻写在耦合器的耦合区2的其中一根光纤上的长周期光纤光栅3、波分复用器和泵浦源5。I禹合器的第一端口 21和稱合器的第三端口 23同处于I禹合器的同一根光纤上,率禹合器的第二端口 22和耦合器的第四端口 24同处于耦合器的另外一根光纤上。波分复用器的第一端口 41为泵浦波长端口，波分复用器的第二端口 42为信号波长端口，波分复用器的第三端口 43为混合有泵浦波长和信号波长的端口。各部分的连接方式为有源光纤I的一端接波分复用器的第三端口 43，有源光纤I的另一端接耦合器的第三端口 23，耦合器的第二端口 22接波分复用器的第二端口 42，波分复用器的第一端口 41接泵浦源5，激光从耦合器的第一端口 21和耦合器的第四端口 24输出。所述的有源光纤I所掺杂的稀土离子包括铒离子、镱离子、铥离子、钦离子、钕离子。其工作原理为有源光纤I中产生的自发辐射光信号传播至耦合器的第三端口 23并沿着耦合器的第三端口 23所在的光纤传播到长周期光纤光栅3所在位置后，波长位于长周期光纤光栅3带宽内的光信号被耦合到相邻的光纤中，保持方向不变传播至耦合器的第二端口 22并通过波分复用器返回有源光纤I中继续被放大，处于长周期光纤光栅3带宽以外的光信号则直接穿过长周期光纤光栅3，保持原光纤、原方向不变，从耦合器的第一端口21输出。反向传播的位于长周期光纤光栅3带宽内的光信号沿同样的路径传播，而位于其带宽以外的光信号则直接传播至耦合器的第四端口 24输出。光信号经过这样的多次传播、选频，位于长周期光纤光栅3带宽内的光信号则被不断放大直至形激光从耦合器的第一端口 21和f禹合器的第四端口 24输出，其它波长的光信号则损耗殆尽,最终输出的激光信号内 只有长周期光纤光栅3带宽内的激光信号，并且越接近长周期光纤光栅3中心波长的激光信号幅值越大。波分复用器在这里的作用是将泵浦源5的泵浦能量耦合入有源光纤I。
权利要求1.基于长周期光纤光栅的光纤激光器，其特征在于 该激光器包括有源光纤(I)、耦合器、刻写在耦合器的耦合区(2)的其中一根光纤上的长周期光纤光栅(3)、波分复用器和泵浦源(5)； 率禹合器的第一端口(21)和稱合器的第三端口(23)同处于I禹合器的同一根光纤上,率禹合器的第二端口(22)和耦合器的第四端口(24)同处于耦合器的另外一根光纤上； 各部分的连接方式为有源光纤(I)的一端接波分复用器的第三端口(43)，有源光纤(I)的另一端接耦合器的第三端口(23)，耦合器的第二端口(22)接波分复用器的第二端口(42)，波分复用器的第一端口(41)接泵浦源(5)，激光从耦合器的第一端口(21)和耦合器的第四端口(24)输出。
专利摘要基于长周期光纤光栅的光纤激光器，涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信领域。解决了目前的光纤激光器面临稳定性与低成本无法兼得的问题。该激光器包括有源光纤(1)、耦合器、刻写在耦合器的耦合区(2)的其中一根光纤上的长周期光纤光栅(3)、波分复用器和泵浦源(5)。耦合器的第一端口(21)和耦合器的第三端口(23)同处于耦合器的同一根光纤上。各部分的连接方式为有源光纤(1)的一端接波分复用器的第三端口(43)，有源光纤(1)的另一端接耦合器的第三端口(23)，耦合器的第二端口(22)接波分复用器的第二端口(42)，波分复用器的第一端口(41)接泵浦源(5)，激光从耦合器的第一端口(21)和耦合器的第四端口(24)输出。
文档编号H01S3/067GK202602076SQ201220177240
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者温晓东, 宁提纲, 裴丽, 李晶, 油海东, 张婵, 李超, 王春灿 申请人:北京交通大学