专利名称：基于法布里-波罗谐振腔的单纵模光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光通讯技术领域的激光器，具体涉及一种基于法布里一 波罗谐振腔的单纵模光纤激光器。
背景技术：
随着光通信和光纤传感器技术的高速增长，单纵模激光器，特别是功率在 100mW以上的大功率单纵模光纤激光器的需求越来越大，在相干光通信领域、公 共无线电视系统、干涉测量传感器和视频传输领域，大功率单纵模光纤激光器得 到了越来越广泛的应用。虽然千瓦量级的光纤激光器也已见报道，但是这些激光 器往往运作在多纵模的状态下，大功率单纵模光纤激光器的发展并不迅速。同时， 单纵模光纤激光器的输出功率也遇到了瓶颈。 一般来说，单纵模光纤激光器的输 出功率最多可达到100mW。
经对现有技术的文献检索发现，赵鸿等在《中国激光》2006年第10期第1359 页上发表的"大功率光纤激光器输出功率超过1.2kW"，该文中提出通过对光纤 的两个端面进行高精度的抛磨处理，利用光纤端面的菲涅耳反射作为输出腔镜， 通过双色镜耦合输出高达1.2KW的激光。以上结构的大功率激光器不足在于激 光器运作在多纵模的状态下，并且结构复杂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光 纤激光器，使其能够拉大谐振腔内纵模的间隔，减少谐振的纵模数目，起到抑制 纵模的目的，并使用无泵浦的惨铒光纤作饱和吸收，以保证单纵模的实现。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括激光放大器、单向隔离器、 30/70耦合器、偏振控制器(PC)、掺铒光纤(EDF)、光纤环、布拉格光栅(FBG)， 连接关系为激光放大器的输出端经过30/70耦合器的70%端口与偏振控制器 一端相连，偏振控制器另一端通过掺铒光纤连接到光纤环一端，光纤环另一端与
波长选择布拉格光栅相连，30/70耦合器的合波端与单向隔离器输入端相连，单
向隔离器输出端与激光放大器输入端相连。
所述激光放大器，包括双包层铒/镱双掺杂光纤、第一多纵模二极管激光 器、第二多纵模二极管激光器、第一波分复用器、第二波分复用器，第一多纵模 二极管激光器和第二多纵模二极管激光器分别通过第一波分复用器和第二波分 复用器与双包层铒/镱双掺杂光纤相连。
所述30/70耦合器的30%端口为整个系统的输出端。
所述光纤环，由两个10/90耦合器的10%端熔接组成，作为法布里一波罗 谐振腔，拉大腔内纵模的间隔，与饱和吸收体的掺铒光纤一起得到单纵模激光的 输出。
所述布拉格光栅，用来选择自发辐射光的合适的波长，自发辐射光经过布拉 格光栅的反射，反方向传输，建立起谐振腔。 以上所述所有连接介质均为光纤。
本发明工作时，第一多纵模二极管激光器和第二多纵模二极管激光器发出的 泵浦光分别经过与它们相连的第一波分复用器和第二波分复用器被送到双包层 铒/镱双掺杂光纤内，使铒/镱离子受激跃迁到高能级，从而产生自发辐射光，自 发辐射光向30/70耦合器传输，由30/70耦合器70%端口输入偏振控制器，偏振 控制器选择偏振态，接着自发辐射光传输至摻铒光纤，未泵浦的掺铒光纤用作饱 和吸收体吸收零频以外的其他纵模的光强，产生单纵模的输出，输出到光纤环； 光纤环用来拉大腔内纵模的间隔，减少腔内谐振的纵模数，之后自发辐射光输出 到布拉格光栅，布拉格光栅用来选择自发辐射光的合适的波长，并利用其发射机 理，建立起谐振腔，由于布拉格光栅对自发辐射光的反射，自发辐射光向反向传 输，通过30/70耦合器的合波端传输到单向隔离器，通过单向隔离器的隔离作用， 谐振腔中的光单向传输，回到激光放大器的输入端。整个结构形成环形结构，光 不停地在激光放大器中放大，最终得到大功率的输出。最后所有被放大的自发辐 射光皆从系统的30/70耦合器的30%端口输出。
与现有技术相比，本发明在大功率激光器中加入光纤环，起到"法布里一波 罗"谐振腔的作用，从而在饱和吸收体的协助下得到功率很高的单纵模激光的输
出。本发明最后得到输出波长为1565nm的激光器，最高工作在867mW的输出功 率，泵浦效率超过了 17.6%,本发明结构简单且成本低廉，满足长距离光通信 工程及相干激光雷达的要求。
图l是本发明结构示意图；图2是本发明的光纤环的结构示意图；图3本发明在1565rnn处测试的输出功率与组合泵浦能量关系图(a)和光谱图(b);图4本发明在射频分析仪测试下测得的单纵模模式图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括激光放大器1、单向隔离器7、 30/70耦合器8、 偏振控制器(PC)9、掺铒光纤(EDF) 10、光纤环ll、布拉格光栅(FBG) 12，连 接关系为激光放大器1的输出端经过30/70耦合器8的70%端口与偏振控制 器9 一端相连，偏振控制器9另一端通过掺铒光纤10连接到光纤环11 一端，光 纤环11另一端与布拉格光栅12相连，30/70耦合器8的合波端与单向隔离器7 输入端相连，单向隔离器7输出端与激光放大器1输入端相连。所述激光放大器l，包括双包层铒/镱双掺杂光纤2、第一多纵模二极管激 光器3、第二多纵模二极管激光器4、第一波分复用器5、第二波分复用器6，第 一多纵模二极管激光器3和第二多纵模二极管激光器4分别通过第一波分复用器 5和第二波分复用器6与双包层铒/镱双掺杂光纤2相连。所述30/70耦合器8的30%端口为整个系统的输出端。所述光纤环ll，由两个10/90耦合器的10%端熔接组成，作为法布里一波 罗谐振腔，拉大腔纵模的间隔，与饱和吸收体的掺铒光纤10—起得到单纵模激 光的输出。所述布拉格光栅12，用来选择自发辐射光的合适的波长，自发辐射光经过
布拉格光栅12的反射，反方向传输，建立起谐振腔。 以上所述所有连接介质均为光纤。
所述掺铒光纤IO，为无泵浦的掺铒光纤，铒离子浓度为240-ppm。 所述掺铒光纤IO，其长度为3米。
本实施例工作时，第一多纵模二极管激光器3和第二多纵模二极管激光器4 发出的泵浦光分别经过与它们相连的第一波分复用器5和第二波分复用器6被送 到双包层铒/镱双掺杂光纤2内，使铒/镱离子受激跃迁到高能级，从而产生自发 辐射。自发辐射光向30/70耦合器传输，通过其70%端口，输入偏振控制器9， 此偏振控制器9的作用为选择合适的偏振态；接着光传输至长为3米、未泵浦的 铒离子浓度为240-ppm的摻铒光纤10，无泵浦的掺铒光纤10用作饱和吸收体吸 收零频以外的其他纵模的光强，产生单纵模的输出；接下来的光纤环ll用来拉 大腔内纵模的间隔，减少腔内谐振的纵模数；之后的布拉格光栅12用来选择合 适的波长，并利用其发射机理，建立起谐振腔；最后通过单向隔离器7的隔离作 用，光腔中的光单向传输，回到激光放大器的输入端。整个结构形成环形结构， 光不停地在激光放大器中放大，最终得到大功率的输出。最后所有被放大的自发 辐射光皆从系统的30/70耦合器7的30%端口输出。
如图2所示，是本实施例的光纤环11的结构示意图。光纤环11为两个10/90 耦合器级联而成，端口a为输入端，端口b为输出端，端口c，d为耦合器的90 %端，保持原来状态不熔接，两个10/90耦合器的10%端熔接在一起，此外与 输入口 a，b在同一侧的端口熔接在一起，光纤环11起到了 "法布里一波罗"谐 振腔的作用，拉大了腔内纵模间隔，减少纵模密度。
如图3所示，图(a)是本实施例在功率计测试下测得的输出功率与组合泵 浦能量关系图；图(b)在光谱分析仪测试下测得的环形激光器的光谱。当泵浦 达到4500mA时，输出光强超过了 867mW，输出光强保持线性关系，泵浦效率超 过了 17.6%。激光器的中心波长在1565nm处，是所用布拉格光栅12的反射峰 值所在，符合国际电信同盟C波段的波长，得到了超过40dB的信噪比的输出。
如图4所示，是本实施例在射频分析仪测得的单纵模模式图，单纵模运作已 通过频谱分析仪得到证实。
根据上述条件，本实施例所得测试结果如图3、 4所示。测试结果表明，本 发明通过在环形腔中使用光纤环11来保证尽可能少的纵模数目，加上布拉格光 栅12对波长的选择，和饱和吸收体，还有激光放大器l的使用，设计了一种单 纵模高功率全光纤环形激光器。本激光器最高工作在867mW的输出功率上，并且 得到超过40dB的信噪比，泵浦效率超过了 17. 6% 。
权利要求
1、一种基于法布里-波罗谐振腔的单纵模光纤激光器，包括单向隔离器、偏振控制器、光纤环、激光放大器，其特征在于，还包括30/70耦合器、掺铒光纤、布拉格光栅，激光放大器的输出端经过30/70耦合器的70％端口与偏振控制器一端相连，偏振控制器另一端通过掺铒光纤连接到光纤环一端，光纤环另一端与波长选择布拉格光栅相连，30/70耦合器的合波端与单向隔离器输入端相连，单向隔离器输出端与激光放大器输入端相连。
2、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所述光纤环，由两个10/90耦合器的10%端熔接组成，作为法布里 一波罗谐振腔，拉大腔内纵模的间隔，与作为饱和吸收体的掺铒光纤一起得到单 纵模激光的输出。
3、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所述布拉格光栅，用来选择自发辐射光的波长，自发辐射光经过布拉 格光栅的反射，反方向传输，建立起谐振腔。
4、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所述激光放大器，包括双包层铒/镱双掺杂光纤、第一多纵模二极 管激光器、第二多纵模二极管激光器、第一波分复用器、第二波分复用器，第一 多纵模二极管激光器和第二多纵模二极管激光器分别通过第一波分复用器和第 二波分复用器与双包层铒/镱双掺杂光纤相连。
5、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所述掺铒光纤为无泵浦的掺铒光纤，铒离子浓度为240-ppm。
6、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所述30/70耦合器的30%端口为整个装置的输出端。
7、 根据权利要求1所述的基于法布里一波罗谐振腔的单纵模光纤激光器， 其特征是，所有连接介质均为光纤。
全文摘要
一种光通讯技术领域的基于法布里—波罗谐振腔的单纵模光纤激光器，包括激光放大器、单向隔离器、30/70耦合器偏振控制器、掺铒光纤、光纤环、布拉格光栅，连接关系为激光放大器的输出端经过30/70耦合器的70％端口与偏振控制器一端相连，偏振控制器另一端通过掺铒光纤连接到光纤环一端，光纤环另一端与波长选择布拉格光栅相连，30/70耦合器的合波端与单向隔离器输入端相连，单向隔离器输出端与激光放大器输入端相连。本发明能够得到输出功率为867mW，波长为1.565μm的单纵模激光，信噪比超过40dB，泵浦效率超过了17.6％。
文档编号H01S3/08GK101132103SQ20071004517
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者杨肖璇, 黎 詹, 优 黄 申请人:上海交通大学