一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器。
【背景技术】
[0002]相比于其他类型激光器，光纤激光器具有结构简单、栗浦阈值低、散热性能好、转换效率高、预热时间短、受环境因素影响小、免维护、易传递、光束质量好等优点，而且光纤激光器在工作中产生更少的二氧化碳，能够降低能耗、减少浪费，这些优势都将提升光纤激光技术在激光领域的普及程度。现如今，光纤激光器已经在光纤通信、激光医疗、工业加工、激光雷达、激光测距、光纤传感等方面得到了广泛的应用，其每年的产值也呈直线上升，占据的市场份额也在不断扩大。
[0003]窄线宽光纤激光器作为光纤激光一个非常重要的研究方向，由于具有极好的时间相干性和极低的相位噪声，近年来，在多普勒激光雷达、超高精度分布式光纤传感、倍频频率转换、大气测量等方面表现出了极大的潜在应用价值。尤其是1.5 μπι波段窄线宽光纤激光器，其在自由空间激光通信、激光传感、激光雷达等很多领域的应用潜力是其他类型和其他波段窄线宽激光器望尘莫及的，而其自身线宽量级大小也直接决定了激光器在这些领域的应用。
[0004]目前，国内外可以实现1.5 μπι波段窄线宽激光输出的激光器类型主要包括:基于分布反馈型，基于超短腔分布布拉格反射型、基于光纤Bragg光栅超窄带滤波器型、基于饱和吸收体型和基于复合腔结构型等的光纤激光器。其中，后两种方法可用于在实现窄线宽的同时，达到宽波长可调谐范围，性能可拓展性好。但是，饱和吸收体的应用会增加激光腔损和严重影响激光输出功率。基于复合腔型的光纤激光器无论是在输出激光线宽方面，还是在操作灵活性上(实现宽带可调谐、波长扫描等)都具有一定的优势，而且其结构灵活、制作成本也低。所以，复合腔法是比较理想的高稳定性超窄线宽光纤激光器的实现方法。
[0005]虽然复合腔法在实现超窄线宽光纤激光器时表现出了种种优势，但是长期稳定性差(功率和频率稳定性)一直制约了其应用和发展。现有的复合腔结构类型不能克服稳定性差的弊端，已报道的基于复合腔类型的窄线宽光纤激光器的线宽量级尚有很大提升空间、长期稳定性尚不能满足某些特殊领域的实用需求。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供了一种一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器，能够提供一种用于制作高稳定性超窄线宽光纤激光器的通用的一体化无源子腔模块及光纤激光器。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0008]—方面，提供一种一体化无源子腔模块，包括:子腔光路子模块、子腔封装子模块；
[0009]所述子腔封装子模块包括:真空室401 ;
[0010]所述子腔光路子模块包括:第一光纤親合器101、第二光纤親合器102、多芯光纤103、法布里珀罗波长选择滤波器FFPF 104、光纤输入端口 105、光纤输出端口 106、FFPF驱动信号输入端口 107 ;
[0011]其中，所述第一光纤親合器101、所述第二光纤親合器102、所述多芯光纤103、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF 104设置在所述真空室401的腔体中；
[0012]所述光纤输入端口 105、所述光纤输出端口 106、所述FFPF驱动信号输入端口 107
设置在所述真空室的外壁上。
[0013]所述第一光纤親合器101的第一端口与所述光纤输入端口 105连接；所述第一光纤親合器101的第二端口与所述多芯光纤103的第一端口连接，所述第一光纤親合器101的第三端口空置，所述第一光纤耦合器的第四端口与所述第二光纤耦合器102的第四端口相连接；
[0014]所述第二光纤耦合器102的第一端口与所述FFPF 104的第一端口相连接，所述第二光纤耦合器102的第二端口与所述多芯光纤103的第二端口相连接，所述第二光纤耦合器102的第三端口空置；
[0015]所述FFPF 104的第二端口与光纤输出端口 106相连接，所述FFPF的第三端口与所述FFPF驱动信号输入端107相连接；
[0016]所述第一光纤親合器101、所述第二光纤親合器102、所述多芯光纤103用于，构成激光谐振子腔；
[0017]所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF 104用于，根据输入的驱动信号，确定使用所述一体化无源子腔模块构成的光纤激光器的工作波长。
[0018]所述真空室401的底部为:恒温板402，所述子腔光路子模块设置在所述恒温板402 上；
[0019]所述恒温板402上设置有温度控制信号输入端口 407 ;
[0020]所述恒温板402用于，根据所述温度控制信号输入端口 407输入的温度控制指令，控制所述真空室401的温度。
[0021]所述子腔封装子模块还包括:铁磁不锈钢基座403，放置在所述恒温板402的下方；所述铁磁不锈钢基座403下方设置有橡胶地脚406 ;
[0022]所述真空室的腔壁上设置有抽气孔404、所述抽气孔处装有阀门405。
[0023]所述的一体化无源子腔模块，还包括:FFPF驱动电路控制器；
[0024]所述FFPF驱动电路控制器包括:FFPF驱动信号输出端口 501、波长选择指令输入端口 504、波长扫描控制指令输入端口 505 ;
[0025]所述FFPF驱动信号输出端口 501与所述FFPF的驱动信号输入端107电连接；所述FFPF驱动电路控制器用于，根据所述波长选择指令输入端口 504、所述波长扫描控制指令输入端口 505输入的指令，输出相应的指令，以控制所述FFPF工作。
[0026]所述的一体化无源子腔模块，还包括:温度控制器；
[0027]所述温度控制器包括:温度控制信号输出端口 502、温度控制指令输入端口 503 ；
[0028]所述温度控制信号输出端口 502与所述温度控制信号输入端口 407电连接；
[0029]所述温度控制器用于，根据所述温度控制指令输入端口 503输入的温度控制指令，输出相应的指令，以控制所述恒温板的温度。
[0030]另一方面，提供一种光纤激光器，包括:主腔和所述的一体化无源子腔模块。
[0031]另一方面，提供一种一体化无源子腔模块的制造方法，包括:
[0032]设置多芯光纤103的长度；
[0033]设置第一光纤親合器101和第二光纤親合器102的分光比大小；
[0034]按照所述多芯光纤103的长度、和所述分光比大小，在真空室中封装子腔光路子模块；该步骤包括:将第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、多芯光纤103、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF 104设置在所述真空室401的腔体中；且将光纤输入端口 105、光纤输出端口 106、FFPF驱动信号输入端口 107设置在所述真空室401的外壁上；
[0035]对所述真空室401进行真空处理，制造出一体化无源子腔模块。
[0036]所述的方法，还包括:
[0037]在所述真空室401的底部下方放置铁磁不锈钢基座403 ;
[0038]在所述铁磁不锈钢基座403下方设置橡胶地脚406 ;
[0039]确定温度控制器和FFPF驱动电路控制器的工作参数；
[0040]按照所述工作参数，在所述一体化无源子腔模块中设置所述温度控制器和所述FFPF驱动电路控制器，且将所述温度控制器与所述恒温板402电连接；将所述FFPF驱动电路控制器与所述子腔光路子模块电连接；
[0041]其中，所述真空室401的底部为恒温板402 ;所述子腔光路子模块设置在所述恒温板402上。
[0042]所述设置多芯光纤103的长度的步骤包括:
[0043]根据所述FFPF 104的通带3dB带宽、所述多芯光纤103的纤芯个数和各纤芯的折射率大小、所述第一光纤耦合器101、所述第二光纤耦合器102、所述多芯光纤103构成的激光谐振子腔总腔长中除所述多芯光纤103的长度以外的剩余长度，结合游标效应，确定多芯光纤103的长度；
[0044]所述设置第一光纤耦合器101和第二光纤耦合器102的分光比大小的步骤包括:
[0045]根据待制造的光纤激光器的主腔腔长、无源腔谱线宽度计算公式、单模光纤与多芯光纤的耦合损耗值，确定第一光纤耦合器101和第二光纤耦合器102的分光比大小。
[0046]上述实施例中，复合腔结构的敏感区域都集中在子腔部分，将子腔部分进行一体化封装后作为通用模块来配合有源主腔使用，降低了未来高稳定性超窄线宽光纤激光器的制作难度，将为此类光纤激光器的实用化提供方法。
[0047]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0048]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]图1为本发明所述的一体化无源子腔模块的子腔光路子模块的连接示意图；
[0050]图2为本发明所述的一体化无源子腔模块的子腔封装子模块的结构示意图
[0051]图3为本发明所述的一体化无源子腔模块的温度控制器和FFPF驱动电路控制器的不意图；<