专利名称：用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种用于光纤陀螺的宽带光源结构，其更高的波长稳定性使其尤 其在高精度光纤陀螺应用领域有着广泛的应用前景。
背景技术：
目前，用作中低精度光纤陀螺的光源主要是超辐射发光管，然而其较大的波长漂 移使得其在高精度光纤陀螺应用方面显得有些乏力。掺铒光纤超荧光光源以其具有较高的 波长稳定性的优势，成为高精度光纤陀螺应用最具潜力的光源。该光源的基本原理是掺铒 光纤在泵浦激光器的作用下产生中心波长在1550nm附近的宽谱光，该输出光谱与所采用 的光源结构有着密切的联系，一般的光谱呈现在1530nm和1560nm处的双峰结构，这两个波 峰不仅使得输出光谱不平坦，而且光谱宽也会因此变窄。为满足高精度光纤陀螺的的应用 要求，掺铒光纤超荧光光源的研究就集中在光源的结构优化上，最终得到高平坦，宽带宽的 优秀光谱，并进一步提高其波长的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新的光源结构，该结构结合双向泵浦与二次泵浦于 一体，光源输出光谱更加平坦，谱宽得以拓展，且通过再泵浦充分利用了泵浦光功率，进一 步提高了输出光效率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明提供一种用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，包括一激光器；—功率分配器，该功率分配器的输入端与激光器的输出端连接，将激光器的输出 光分成两部分；一第一波分复用器，该第一波分复用器的a端与功率分配器的一个输出端连接；一第二波分复用器，该第二波分复用器的a端与功率分配器的另一输出端连接；第一波分复用器的b端和第二波分复用器的b端之间连接有一掺铒光纤，激光器 的输出光经过第一波分复用器和第二波分复用器进入掺铒光纤；一第三波分复用器，该第三波分复用器的b端与第一波分复用器的c端连接，其a 端与第二波分复用器的c端连接，掺铒光纤因激光器泵浦产生的光一部分从第三波分复用 器的c端输出，另一部分回注到掺铒光纤中，实现二次泵浦；一光纤隔离器，该光纤隔离器的输入端与第三波分复用器的c端连接，目的是为 了阻却光纤陀螺反馈光对本光源结构的影响。其中所述激光器为980nm激光器。其中所述功率分配器的分束比为1 1，这种方式的双向泵浦使得从第二波分复 用器的c端输出的光相当于同一个激光器泵浦下的单程前向和单程后向光的复合。其中所述掺铒光纤在铒离子掺杂浓度级数为IO2Vcm3时，其长度为10-15m。
其中所述第一波分复用器为980/1550波分复用器，a端为980端，b端为混合端， c端为1550端。其中所述第二波分复用器为980/1550波分复用器，a端为980端，b端为混合端， c端为1550端。其中所述第三波分复用器为1530/1550波分复用器，a端为混合端，b端为1530 端，c端为1550端，且1550端的隔离度大于15dB，该第三波分复用器在该光源结构中实现 双重功能，一方面充当滤波器，对光谱进行平坦化处理，拓展了谱宽，另一方面又将滤除的 部分通过再次注入掺铒光纤而合理利用。本发明的有益效果是光源输出光谱更加平坦(峰谷差低于0. 5dB)，拓展了谱宽， 并提高了光输出效率。本结构还可以通过优化掺铒光纤的长度，达到输出光中心波长随泵 浦功率及温度的高稳定性。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合附图及实施例对本发明进一步说 明，其中图1是本发明的结构原理图。图2是本发明光源结构在一驱动电流作用下的典型输出光谱图。
具体实施例方式请参阅图1所示，本发明是一种用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，包括 一激光器1，该功激光器1为980nm激光器，用作该光源的泵浦源；一功率分配器2，该功率分配器2的输入端与激光器1的输出端连接，其分束比为 1 1，即将激光器的输出光分成功率相等的两部分，功率分配器2在本光源中的作用是仅 用一支980nm激光器实现对同一段掺铒光纤的双向泵浦，其效果是将单程前向和单程后向 结构结合在一种结构中；一第一波分复用器3，该第一波分复用器3为980/1550波分复用器，其a端为980 端，与功率分配器2的一个输出端连接；一第二波分复用器4，该第二波分复用器4亦为980/1550波分复用器，其a端为 980端，与功率分配器2的另一个输出端连接；第一波分复用器3的b端和第二波分复用器 4的b端之间连接有一掺铒光纤5，该掺铒光纤5在铒离子掺杂浓度级数为IO2Vcm3时，其 长度为10-15m，激光器输出光经功率分配器等分后，通过第一波分复用器3和第二波分复 用器4进入掺铒光纤5实现双向泵浦，这种方式的双向泵浦使得第二波分复用器4的c端 (1550端)的输出光相当于同一个激光器泵浦下的单程前向和单程后向光的复合；—第三波分复用器6，该第三波分复用器6为1530/1550波分复用器，图中b端为 1530端，c端为1550端，且该端隔离度大于15dB，其b端与第一波分复用器3的c端连接， 其a端与第二波分复用器4的c端连接，第三波分复用器6在该光源结构中实现双重功能， 一方面充当滤波器，将1530nm部分光滤除，对光谱进行平坦化处理，拓展了谱宽，另一方面 又将滤除的部分通过再次注入掺铒光纤而合理利用，减少光功率损耗，进一步提高了光输 出效率；
一光纤隔离器7，该光纤隔离器7的输入端与第三波分复用器6的c端连接，其输 出端为本光源的最终光输出端，置入隔离器的目的是为了阻挡来自光纤陀螺中的光反馈， 从而提高光源的工作稳定性。由图2该结构光源的典型光谱图可得知，该光源输出光谱更加平坦(峰谷差低于 0. 5dB)，并有较大的谱宽(25nm以上)。本发明的工作过程为参阅图1所示，980nm激光器1的输出光经由功率分配器2分成功率相等的两部 分，分别通过第一波分复用器3和第二波分复用器4的a端进入掺铒光纤5，掺铒光纤5中 的铒离子在泵浦光的作用下形成粒子数反转，通过能级跃迁产生中心波长在1550nm附近 的宽谱光，该宽谱光又经由第一和第二波分复用器的c端输出。由第二波分复用器4的c 端输出的宽谱光经由第三波分复用器6分成中心波长不同的两部分，中心波长为1530nm附 近部分光由第三波分复用器6的b端输出并经第一波分复用器的c端再次进入掺铒光纤5， 实现了二次泵浦，使得产生光的波长从1530nm到1550nm的转变，最终与980nm激光泵浦的 产生的1550nm附近光一起从第三波分复用器6的c端输出，最后经过光纤隔离器7的输出 光可以直接作为光纤陀螺的光源输入。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。
权利要求
1.一种用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，包括一激光器；一功率分配器，该功率分配器的输入端与激光器的输出端连接，将激光器的输出光分 成两部分；一第一波分复用器，该第一波分复用器的a端与功率分配器的一个输出端连接；一第二波分复用器，该第二波分复用器的a端与功率分配器的另一输出端连接；第一波分复用器的b端和第二波分复用器的b端之间连接有一掺铒光纤，激光器的输 出光经过第一波分复用器和第二波分复用器进入掺铒光纤；一第三波分复用器，该第三波分复用器的b端与第一波分复用器的c端连接，其a端与 第二波分复用器的c端连接，掺铒光纤因激光器泵浦产生的光一部分从第三波分复用器的 c端输出，另一部分回注到掺铒光纤中，实现二次泵浦；一光纤隔离器，该光纤隔离器的输入端与第三波分复用器的c端连接，目的是为了阻 却光纤陀螺反馈光对本光源结构的影响。
2.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述激光器 为980nm激光器。
3.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述功率分 配器的分束比为1 1，这种方式的双向泵浦使得从第二波分复用器的C端输出的光相当于 同一个激光器泵浦下的单程前向和单程后向光的复合。
4.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述掺铒光 纤在铒离子掺杂浓度级数为IO2Vcm3时，其长度为10-15m。
5.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述第一波 分复用器为980/1550波分复用器，a端为980端，b端为混合端，c端为1550端。
6.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述第二波 分复用器为980/1550波分复用器，a端为980端，b端为混合端，c端为1550端。
7.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，其中所述第三波 分复用器为1530/1550波分复用器，a端为混合端，b端为1530端，c端为1550端，且1550 端的隔离度大于15dB，该第三波分复用器在该光源结构中实现双重功能，一方面充当滤波 器，对光谱进行平坦化处理，拓展了谱宽，另一方面又将滤除的部分通过再次注入掺铒光纤 而合理利用。
全文摘要
一种用于光纤陀螺的掺铒超荧光光纤光源结构，包括一激光器；一功率分配器的输入端与激光器的输出端连接，将激光器的输出光分成两部分；一第一波分复用器的a端与功率分配器的一个输出端连接；一第二波分复用器的a端与功率分配器的另一输出端连接；第一波分复用器的b端和第二波分复用器的b端之间连接一掺铒光纤，激光器的输出光经过第一、第二波分复用器进入掺铒光纤；一第三波分复用器的b端与第一波分复用器的c端连接，其a端与第二波分复用器的c端连接，掺铒光纤因激光器泵浦产生的光一部分从第三波分复用器的c端输出，另一部分回注到掺铒光纤中，实现二次泵浦；一光纤隔离器的输入端与第三波分复用器的c端连接，目的是为了阻却光纤陀螺反馈光对本光源结构的影响。
文档编号H01S3/067GK102064456SQ201010574260
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者常金龙, 谭满清 申请人:中国科学院半导体研究所