本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种预注入式单频光纤激光器及其制作方法。
背景技术：
单频激光光源因为其输出功率稳定性及相位连续性等因素在光通信和光传感领域有着极强的应用，近期Nature杂志报道的LIGO引力波观测实验中所用光源即为单频激光光源，传统的单频激光产生方法大部分为半导体DFB激光器或单纵模固体激光器及单纵模光纤激光器。在半导体DFB激光器中，因为谐振腔长度极短及增益介质均匀展宽特性使其激光输出频率展宽一般为MHz量级。同时现有的单纵模固体或光纤激光器因为选纵模技术的引入导致激光器结构极为复杂，且激光输出功率稳定性差。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种预注入式单频光纤激光器。
本实用新型提出的一种预注入式单频光纤激光器，包括：泵浦光源、波分复用器、增益光纤、输出隔离器；
波分复用器上设有第一端口、第二端口、第三端口，泵浦光源与第一端口连接用于向第一端口输入光；
增益光纤一端与第二端口连接，增益光纤上设有窄带光纤光栅、宽带光纤光栅、高反光纤光栅，窄带光纤光栅、宽带光纤光栅、高反光纤光栅在远离波分复用器的方向上依次设置，窄带光纤光栅与宽带光纤光栅之间间隔预设距离，高反光纤光栅与宽带光纤光栅之间间隔预定距离，增益光纤靠近波分复用器一端具有锥形结构且其外径向波分复用器方向逐渐减小；
输出隔离器与第三端口连接用于将波分复用器的信号光输出。
优选地，增益光纤采用稀土粒子掺杂光纤。
优选地，宽带光纤光栅包括两个光栅段和位于两个光栅段之间相移段，相移段的宽度为光栅段的光栅周期的奇数倍。
优选地，增益光纤与波分复用器的第二端口熔接级联。
本实用新型中，所提出的预注入式单频光纤激光器，泵浦光源、增益光纤、输出隔离器分别与波分复用器的第一端口、第二端口、第三端口连接，增益光纤上的窄带光纤光栅、宽带光纤光栅、高反光纤光栅共同形成自锁定结构，增益光纤靠近第二端口一端具有锥形结构。通过上述优化设计的预注入式单频光纤激光器，结构简单可靠，利用增益光纤上刻写的宽带光纤光栅实现单频种子光的预注入，通过增益竞争压制其他激光纵模谐振从而实现高效率单频激光谐振，得到频谱展宽极窄的单频激光，单频激光通过对相移长度调节可实现激光谐振效率优化，单频激光通过增益光纤的锥形末端实现输出激光模式的控制，大大提高增益光纤放大过程中的光束质量。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种预注入式单频光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本实用新型提出的一种预注入式单频光纤激光器的结构示意图。
参照图1，本实用新型提出的一种预注入式单频光纤激光器，包括：泵浦光源1、波分复用器2、增益光纤3、输出隔离器4；
波分复用器2上设有第一端口、第二端口、第三端口，泵浦光源1与第一端口连接用于向第一端口输入光；
增益光纤3一端与第二端口连接，增益光纤3上设有窄带光纤光栅31、宽带光纤光栅32、高反光纤光栅33，窄带光纤光栅31、宽带光纤光栅32、高反光纤光栅33在远离波分复用器2的方向上依次设置，窄带光纤光栅31与宽带光纤光栅32之间间隔预设距离，高反光纤光栅33与宽带光纤光栅32之间间隔预定距离，增益光纤3靠近波分复用器2一端具有锥形结构且其外径向波分复用器2方向逐渐减小；
输出隔离器4与第三端口连接用于将波分复用器2的信号光输出。
本实施例的预注入式单频光纤激光器的具体工作过程中，泵浦光源发出的泵浦光经由波分复用器进入增益光纤，在增益光纤中，泵浦光首先进入窄带光纤光栅，然后进入宽带光纤光栅中激发出单频信号光作为整个激光器的预注入种子光，然后单频信号光进入宽带光纤光栅与高反光纤光栅之间的间隔，实现在增益光纤内的信号增强，然后增强后的单频信号光进入高反光纤光栅被反射，反射后的单频信号光经过再次增强后在宽带光纤光栅中一部分被反射继续在谐振腔内，另一部分通过第二端口进入波分复用器，最终经过输出隔离器出射；在谐振腔内，光纤激光在激光谐振中因为增益竞争对其他激光纵模压制实现高效率单频激光谐振，单频激光通过增益光纤的锥形末端实现输出激光模式的控制，大大提高增益光纤放大过程中的光束质量。
在本实施例中，所提出的预注入式单频光纤激光器，泵浦光源、增益光纤、输出隔离器分别与波分复用器的第一端口、第二端口、第三端口连接，增益光纤上的窄带光纤光栅、宽带光纤光栅、高反光纤光栅共同形成自锁定结构，增益光纤靠近第二端口一端具有锥形结构。通过上述优化设计的预注入式单频光纤激光器，结构简单可靠，利用增益光纤上刻写的宽带光纤光栅实现单频种子光的预注入，通过增益竞争压制其他激光纵模谐振从而实现高效率单频激光谐振，得到频谱展宽极窄的单频激光，单频激光通过对相移长度调节可实现激光谐振效率优化，单频激光通过增益光纤的锥形末端实现输出激光模式的控制，大大提高增益光纤放大过程中的光束质量。
在具体实施方式中，增益光纤3采用稀土粒子掺杂光纤
在具体实施方式中，宽带光纤光栅32包括两个光栅段和位于两个光栅段之间相移段，相移段的宽度为光栅段的光栅周期的奇数倍。
在具体实施方式中，增益光纤3与波分复用器2的第二端口熔接级联。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。