专利名称：微型光纤环路窄线宽光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，适用于光纤通信领域。
背景技术：
目前各类激光器中以光纤激光器优点最为引人注目，光纤激光器的光束质量好， 结构紧凑、热效率低、光-光转换效率高。因此在很多领域光纤激光器都得到了很好的推广。就当前发展情况而言，光纤激光器主要有多波长、窄线宽、高功率几个发展方向。首先，在大功率光纤激光器方面，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，并且成为进一步增加激光功率的巨大障碍。大模场面积LMA光纤的提出成为一种可行的方法，在保持光功率密度不变的情况下，增大光纤半径可以有效增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提。但由于光纤半径增加幅度有限，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。另一种方法为主控振荡器的功率放大器Μ0ΡΑ，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。其次，在窄线宽方面，光纤激光器以小型化为主，更多的是追求更窄的线宽，附加的额外器件及设备较多，使得激光器的结构变的复杂而且不可靠。因此，目前窄线宽光纤激光器结构复杂，稳定性差，对输出激光信号的线宽及波长的调节能力差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前窄线宽光纤激光器结构复杂，稳定性差，对输出激光信号的线宽及波长的调节能力差。本发明的技术方案为微型光纤环路窄线宽光纤激光器，该激光器包括有源单模光纤、第一光纤光栅、第二光纤光栅、微型光纤环路和泵浦源，其特征在于所述的微型光纤环路由普通单模光纤去掉涂覆之后，在N根光纤中部加热拉制成中部直径为5 15微米，两端光纤参数保持原参数不变的N根微细光纤，将N根直径被拉制到5 15微米的微细光纤交叉排布形成三角形、矩形、网格形或四面体形，在其交叉处加热熔接制成；或将N根直径被拉制到5 15微米的微细光纤交叉排布形成三角形、矩形、网格形或四面体形，在其交叉处加热熔接，将任意两个微细光纤端头连接起来，直至只留下两个微细光纤端头而制成；N=3、4、6;
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接，第一光纤光栅的另一端与有源单模光纤的一端连接，有源单模光纤的另一端与构成微型光纤环路的任意微细光纤的一个端头连接，构成微型光纤环路的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅的一端连接； 激光从第二光纤光栅的另一端输出；微型光纤环路中将任意两个微细光纤端头连接起来，直至只留下两个微细光纤端头的情况时，构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接，第一光纤光栅的另一端与有源单模光纤的一端连接，有源单模光纤的另一端与微型光纤环路只留下的两个微细光纤端头的其中一个连接，微型光纤环路只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅的一端连接；激光从第二光纤光栅的另一端输出。所述的微型光纤环路是由三根微细光纤两两交叉排列成中心为三角形环路。所述的微型光纤环路是由四根微细光纤交叉排列成中心为矩形，将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头的环路。所述的微型光纤环路是由六根微细光纤交叉排列成中心为网格形环路，将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头的环路。所述的微型光纤环路是由六根微细光纤每三根一个交点的交叉排列成中心为四面体形环路。有源单模光纤的纤芯中掺杂稀土离子，包括铒离子、镱离子、钕离子、铥离子或钬
1 子。所述的微型光纤环路中任意两个熔接点的距离为10 1000微米。本发明和已有技术相比所具有的有益效果本发明中所述的微型光纤环路的制作方法相比圆环形微环的制作难度大大降低， 原因在于当光纤直径被拉制到数个微米的尺度时绕成圆环的过程极易造成光纤的断裂，而本发明中所述的微型光纤环路是对微细光纤交叉排列，然后在交叉点熔接，不会对光纤做弯曲操作，避免了光纤因弯曲而引起的断裂，而且结构简单，大大增加了制作的成功率。所制得的微型光纤环路的稳定性强，其滤波特性稳定。对微型光纤环路形状、尺寸及光纤尾端的连接方式可以自由设置以适应波长的选择要求，可调节性强。
图1为微型光纤环路为三角形的窄线宽光纤激光器。图2为微型光纤环路为矩形的窄线宽光纤激光器。图3为微型光纤环路为矩形的窄线宽光纤激光器。图4为微型光纤环路为网格形的窄线宽光纤激光器。图5为微型光纤环路为四面体形的窄线宽光纤激光器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施方式一
微型光纤环路窄线宽光纤激光器，如图1，该激光器包括有源单模光纤1、第一光纤光栅21、第二光纤光栅22、微型光纤环路3和泵浦源4。所述的微型光纤环路3由普通单模光纤去掉涂覆之后，在三根光纤中部加热拉制成中部直径为5微米，两端光纤参数保持原参数不变的三根微细光纤，将三根直径被拉制到5微米的微细光纤交叉排布形成三角形，在其交叉处加热熔接制成。构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源4的输出端与第一光纤光栅21的一端连接，第一光纤光栅21的另一端与有源单模光纤1的一端连接，有源单模光纤1的另一端与微型光纤环路3的任意微细光纤的一个端头连接，构成微型光纤环路3的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅 22的一端连接；激光从第二光纤光栅22的另一端输出。有源单模光纤1的纤芯中掺杂的稀土离子为铒离子。所述的微型光纤环路3中任意两个熔接点的距离为10微米。实施方式二微型光纤环路窄线宽光纤激光器，如图2，该激光器包括有源单模光纤1、第一光纤光栅21、第二光纤光栅22、微型光纤环路3和泵浦源4。所述的微型光纤环路3由普通单模光纤去掉涂覆之后，在四根光纤中部加热拉制成中部直径为15微米，两端光纤参数保持原参数不变的四根微细光纤，将四根直径被拉制到15微米的微细光纤交叉排布形成矩形，在其交叉处加热熔接，然后将三根中每一根的首尾连接起来制成。构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源4的输出端与第一光纤光栅21的一端连接，第一光纤光栅21的另一端与有源单模光纤1的一端连接，有源单模光纤1的另一端与微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的其中一个连接，微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅22的一端连接；激光从第二光纤光栅22的另一端输出。有源单模光纤1的纤芯中掺杂的稀土离子为镱离子。所述的微型光纤环路3中任意两个熔接点的距离为1000微米，任意两个尾端之间的连接线的长度为10 30厘米。实施方式三微型光纤环路窄线宽光纤激光器，如图3，该激光器包括有源单模光纤1、第一光纤光栅21、第二光纤光栅22、微型光纤环路3和泵浦源4。所述的微型光纤环路3由普通单模光纤去掉涂覆之后，在四根光纤中部加热拉制成中部直径为15微米，两端光纤参数保持原参数不变的四根微细光纤，将四根直径被拉制到15微米的微细光纤交叉排布形成矩形，在其交叉处加热熔接，然后将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头而制成。构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源4的输出端与第一光纤光栅21的一端连接，第一光纤光栅21的另一端与有源单模光纤1的一端连接，有源单模光纤1的另一端与微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的其中一个连接，微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅22的一端连接；激光从第二光纤光栅22的另一端输出。
有源单模光纤1的纤芯中掺杂的稀土离子为钕离子。所述的微型光纤环路3中任意两个熔接点的距离为1000微米，任意两个尾端之间的连接线的长度20 40厘米。实施方式四微型光纤环路窄线宽光纤激光器，如图4，该激光器包括有源单模光纤1、第一光纤光栅21、第二光纤光栅22、微型光纤环路3和泵浦源4。所述的微型光纤环路3由普通单模光纤去掉涂覆之后，在六根光纤中部加热拉制成中部直径为7微米，两端光纤参数保持原参数不变的六根微细光纤，将六根直径被拉制到7微米的微细光纤交叉排布形成网格形，在其交叉处加热熔接，然后将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头而制成。构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源4的输出端与第一光纤光栅21的一端连接，第一光纤光栅21的另一端与有源单模光纤1的一端连接，有源单模光纤1的另一端与微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的其中一个连接，微型光纤环路3只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅22的一端连接；激光从第二光纤光栅22的另一端输出。所述的微型光纤环路3是由六根微细光纤交叉排列成中心为网格形环路。有源单模光纤1的纤芯中掺杂稀土离子为铥离子。所述的微型光纤环路3中任意两个熔接点的距离为60微米，任意两个尾端之间的连接线的长度20 40厘米。实施方式五微型光纤环路窄线宽光纤激光器，如图5，该激光器包括有源单模光纤1、第一光纤光栅21、第二光纤光栅22、微型光纤环路3和泵浦源4。所述的微型光纤环路3由普通单模光纤去掉涂覆之后，在六根光纤中部加热拉制成中部直径为5微米，两端光纤参数保持原参数不变的六根微细光纤，将六根直径被拉制到5微米的微细光纤交叉排布形成四面体形，在其交叉处加热熔接制成。构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源4的输出端与第一光纤光栅21的一端连接，第一光纤光栅21的另一端与有源单模光纤1的一端连接，有源单模光纤1的另一端与微型光纤环路3的任意微细光纤的一个端头连接，微型光纤环路3的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅22的一端连接；激光从第二光纤光栅22的另一端输出。所述的微型光纤环路3是由六根微细光纤每三根一个交点的交叉排列成中心为四面体形环路。有源单模光纤1的纤芯中掺杂稀土离子为钬离子。所述的微型光纤环路3中任意两个熔接点的距离为200微米，任意两个尾端之间的连接线的长度为20 40厘米。
权利要求
1.微型光纤环路窄线宽光纤激光器，该激光器包括有源单模光纤(1)、第一光纤光栅 (21)、第二光纤光栅(22)、微型光纤环路C3)和泵浦源G)，其特征在于所述的微型光纤环路(3)由普通单模光纤去掉涂覆之后，在N根光纤中部加热拉制成中部直径为5 15微米，两端光纤参数保持原参数不变的N根微细光纤，将N根直径被拉制到5 15微米的微细光纤交叉排布形成三角形、矩形、网格形或四面体形，在其交叉处加热熔接制成；或将N根直径被拉制到5 15微米的微细光纤交叉排布形成三角形、矩形、网格形或四面体形，在其交叉处加热熔接，将任意两个微细光纤端头连接起来，直至只留下两个微细光纤端头而制成；N = 3、4、6 ；构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接，第一光纤光栅的另一端与有源单模光纤(1)的一端连接，有源单模光纤(1)的另一端与构成微型光纤环路(3)的任意微细光纤的一个端头连接，构成微型光纤环路(3)的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅0 的一端连接；激光从第二光纤光栅0 的另一端输出；微型光纤环路(3)中将任意两个微细光纤端头连接起来，直至只留下两个微细光纤端头的情况时，构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接，第一光纤光栅的另一端与有源单模光纤(1)的一端连接，有源单模光纤(1)的另一端与微型光纤环路C3)只留下的两个微细光纤端头的其中一个连接，微型光纤环路C3)只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅0 的一端连接；激光从第二光纤光栅0 的另一端输出。
2.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，特征在于所述的微型光纤环路C3)是由三根微细光纤两两交叉排列成中心为三角形环路。
3.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，特征在于所述的微型光纤环路C3)是由四根微细光纤交叉排列成中心为矩形，将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头的环路。
4.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，特征在于所述的微型光纤环路C3)是由六根微细光纤交叉排列成中心为网格形环路，将任意两个端头连接起来，直至只留下两个光纤端头的环路。
5.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，特征在于所述的微型光纤环路C3)是由六根微细光纤每三根一个交点的交叉排列成中心为四面体形环路。
6.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，其特征在于有源单模光纤(1)的纤芯中掺杂稀土离子，包括铒离子、镱离子、钕离子、铥离子或钬1 子。
7.根据权利要求1所述的微型光纤环路窄线宽光纤激光器，其特征在于所述的微型光纤环路(3)中任意两个熔接点的距离为10 1000微米。
全文摘要
微型光纤环路窄线宽光纤激光器，涉及一种激光器，解决了目前窄线宽光纤激光器结构复杂，稳定性差，对输出激光信号的线宽及波长的调节能力差的问题。该激光器中泵浦源(4)、第一光纤光栅(21)、有源单模光纤(1)、微型光纤环路(3)和第二光纤光栅(22)按顺序连接。微型光纤环路(3)由普通单模光纤去掉涂覆之后，在N根光纤中部加热拉制成中部直径为5～15微米，两端光纤参数保持原参数不变的六根微细光纤，将N根直径被拉制到5～15微米的微细光纤交叉排布形成三角形、矩形、网格形或四面体形，在其交叉处加热熔接制成，或进而将任意两个微细光纤端头连接起来，直至只留下两个微细光纤端头而制成。适用于光纤通信领域。
文档编号G02B6/255GK102496840SQ201110396578
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者孙将, 宁提纲, 李晶, 李超, 温晓东, 王春灿, 裴丽, 陈宏尧 申请人:北京交通大学