段多模抽运光的包层抽运，由光纤親合器33实现激光的导出，由光纤环行器34和第一反射型光纤布拉格光栅31实现波长选择，同时实现激光器的单向运转。本方案将图1中的线形腔换为环形腔，利用光纤环行器34和光纤光栅实现激光器的单向运转和波长选择。与线形腔结构相比，由于环形腔结构为全封闭的波导结构，因此可以提高激光器工作的稳定性。
[〇〇35]图5为图4结构的激光器(信号光波长分别为1803nm/1907nm/2101nm)的2μπι波段激光阈值随1.5μπι波段单模抽运源功率的变化图。横坐标为1.5μπι波段单模抽运源功率，纵坐标为790nm多模激光二极管抽运产生2μπι波段激光的激光阈值。其现象与图2基本一致，此处不再赘述。
[〇〇36]图6是与图5的曲线对应的输出光的光谱图，3(a) (b)(c)分别为本发明工作在1803nm/1907nm/2101nm时的输出光谱。横坐标为波长，纵坐标为对数形式的光谱分量之间的相对强度。其现象与图3基本一致，此处不再赘述。
【主权项】
1.一种纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于:纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器由抽运源(1)、增益介质(2)、谐振腔(3)构成;抽运源(I)接谐振腔(3)，增益介质(2)位于谐振腔(3)中，谐振腔(3)为线形腔结构或环形腔结构。2.如权利要求1所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于当谐振腔(3)为线形腔结构时，抽运源(I)由790nm波段多模抽运源(11)、1.5μπι波段单模抽运源(12)和抽运-信号合束器(13)组成；790nm波段多模抽运源(11)接抽运-信号合束器(13)的抽运端；1.5μπι波段单模抽运源(12)接抽运-信号合束器(13)的信号端;抽运-信号合束器(13)的输出端接谐振腔(3) ;790nm波段多模抽运源(11)为790nm波段多模激光二极管，输出尾纤为多模光纤；1.5μπι波段单模抽运源(12)为1.5μπι波段单模光纤激光器或单模半导体激光器，输出尾纤为单模光纤;抽运-信号合束器(13)的抽运端的输入尾纤为多模光纤，供790nm波段多模抽运源(11)包层抽运;抽运-信号合束器(13)的信号端的输入尾纤为单模光纤，供单模的1.5μπι波段单模抽运源(12)纤芯抽运;抽运-信号合束器(13)的输出尾纤为双包层光纤，其纤芯中传输1.5μπι波段的单模抽运光，包层中传输790nm波段的多模抽运光。3.如权利要求1所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于当谐振腔(3)为环形腔结构时，抽运源(I)由790nm波段多模抽运源(11)、1.5μπι波段单模抽运源(12)、抽运-信号合束器(13)和波分复用器(14)组成;790nm波段多模抽运源(11)接抽运-信号合束器(13)的抽运端；1.5μπι波段单模抽运源(12)接波分复用器(14)的第一输入端;波分复用器(14)的第二输入端接谐振腔(3);波分复用器(14)的输出端接抽运-信号合束器(13)的信号端;抽运-信号合束器(13)的输出端接增益介质(2) ;790nm波段多模抽运源(II)为790nm波段多模激光二极管，输出尾纤为多模光纤；1.5μηι波段单模抽运源(12)为1.5μπι波段单模光纤激光器或单模半导体激光器，输出尾纤为单模光纤;抽运-信号合束器(13)的抽运端的输入尾纤为多模光纤，供790nm波段多模抽运源(I I)包层抽运;抽运-信号合束器(13)的信号端的输入尾纤为单模光纤，传输1.5μπι波段的单模抽运光以及2μπι波段的信号光;抽运-信号合束器(13)的输出尾纤为双包层光纤，其纤芯中传输1.5μηι波段的单模抽运光以及2μπι波段的信号光，包层中传输790nm波段的多模抽运光;波分复用器(14)的第一输入端的尾纤为单模光纤，供1.5μπι波段单模抽运源(12)纤芯抽运，光纤波分复用器(14)的第二输入端的尾纤为单模光纤，传输2μπι波段的信号光;光纤波分复用器(14)的输出端为单模光纤，传输1.5μηι波段的单模抽运光以及2μηι波段的信号光。4.如权利要求1所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于增益介质(2)为掺杂光纤(21)，掺杂光纤(21)位于谐振腔(3)中，掺杂光纤(21)为掺铥双包层光纤或铥钬共掺双包层光纤;掺杂光纤(21)的内包层传输多模抽运光，掺杂光纤(21)的纤芯吸收内包层传输的多模抽运光，并传输和吸收单模抽运光，且传输和放大2μηι波段的信号光。5.如权利要求2所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于当谐振腔(3)为线形腔结构时，谐振腔(3)由第一反射型光纤布拉格光栅(31)和第二反射型光纤布拉格光栅(32)组成;第一反射型光纤布拉格光栅(31)的输入端接抽运-信号合束器(13)的输出端，第一反射型光纤布拉格光栅(31)的输出端接掺杂光纤(21)的第一端;第二反射型光纤布拉格光栅(32)的输入端接掺杂光纤(21)的第二端，第二反射型光纤布拉格光栅(32)的输出端作为整个光纤激光器的输出端;第一反射型光纤布拉格光栅(31)和第二反射型光纤布拉格光栅(32)均采用工作波长为1803nm到2101nm间的各个波长的反射型光纤布拉格光栅，且第一反射型光纤布拉格光栅(31)和第二反射型光纤布拉格光栅(32)按照相同波长成对使用。6.如权利要求5所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于第一反射型光纤布拉格光栅(31)在工作波长的反射率要求大于90%，第二反射型光纤布拉格光栅(32)作为激光输出親合器在工作波长的反射率要求小于40%。7.如权利要求3所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于当谐振腔(3)为环形腔结构时，谐振腔(3)由光纤耦合器(33)、光纤环行器(34)和第一反射型光纤布拉格光栅(31)组成;光纤耦合器(33)的输入端接波分复用器(14)的第二输入端，光纤親合器(33)的第一输出端接光纤环行器(34)的输入端，光纤親合器(33)的第二输出端闲置，作为整个激光器的输出端;光纤环行器(34)的公共端接第一反射型光纤布拉格光栅(31)，光纤环行器(34)的输出端接掺杂光纤(21)的第一端;掺杂光纤(21)的第二端接抽运-信号合束器(13)的输出端;抽运-信号合束器(13)的信号端接波分复用器(14)的输出端，波分复用器(14)的第二输入端接光纤耦合器(33)的输入端;光纤耦合器(33)的工作波长为2μηι波段，光纤親合器(33)的输入端、第一输出端和第二输出端的尾纤均为单模光纤；光纤耦合器(33)将谐振腔(3)中激光的一部分耦合出腔外，实现激光的输出；第一反射型光纤布拉格光栅(31)也采用工作波长为1803nm到2101nm间的各个波长的反射型光纤布拉格光栅;光纤环行器(34)的工作波长与第一反射型光纤布拉格光栅(31)的工作波长一致，光纤环行器(34)与第一反射型光纤布拉格光栅(31)组合以保持激光器的单向运转，并实现波长的选择性反馈。8.如权利要求7所述的纤芯-包层共抽运的2μπι波段低阈值掺铥光纤激光器，其特征在于第一反射型光纤布拉格光栅(31)在工作波长的反射率要求大于90%。
【专利摘要】本发明公开了一种纤芯-包层共抽运的2μm波段低阈值掺铥光纤激光器，目的是解决信号光波长在2μm波段光纤激光器激光阈值高的问题。本发明由抽运源、增益介质、谐振腔构成，抽运源接谐振腔，增益介质位于谐振腔中，谐振腔为线形腔结构或环形腔结构。若谐振腔为线形腔结构，抽运源由790nm波段多模抽运源、1.5μm波段单模抽运源和抽运-信号合束器组成，谐振腔由两个反射型光纤布拉格光栅组成；若谐振腔为环形腔结构，抽运源比线性腔结构时多一个波分复用器，谐振腔由光纤耦合器、光纤环行器和一个反射型光纤布拉格光栅组成；增益介质为掺铥双包层光纤或铥钬共掺双包层光纤。本发明可降低2μm波段光纤激光器的激光阈值，有效抑制ASE的产生。
【IPC分类】H01S3/067
【公开号】CN105514774
【申请号】CN201610051860
【发明人】杨林永, 张斌, 侯静, 陈胜平, 陈子伦, 李志鸿, 殷科, 姚金妹, 刘广琛, 蔡振
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月26日