专利名称：基于光纤耦合器的多腔结构单纵模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：
从梅曼制造第一台激光器开始，人类开启了利用高质量人造光的序幕，随着技术的进步，各类激光器层出不穷。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的组成器件种类繁多，结构复杂，成本高，稳定性差。
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的组成器件种类繁多，结构复杂，成本高，稳定性差的问题。本发明的技术方案为基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，其特征在于该激光器包括有源单模光纤，第一至第四光纤光栅，第一耦合器，泵浦源，各器件的连接方式为泵浦源的输出端接第一光纤光栅的一端，第一光纤光栅的另一端接有源单模光纤的一端，有源单模光纤的另一端接第一耦合器的第一端口，第一耦合器的第三端口接第二光纤光栅，第一耦合器的第二端口接第三光纤光栅，第一耦合器的第四端口接第四光纤光栅的一端。激光从第四光纤光栅的另一端输出。所述的第一至第四光纤光栅的中心波长相同。
所述的第一至第三光纤光栅的中心波长的反射率大于或等于95%。所述的第四光纤光栅的中心波长反射率为30% 70%。所述的第一耦合器的第二端口接第二耦合器的第三端口，第二耦合器的第一端口接第三光纤光栅，第二耦合器的第二端口接第五光纤光栅，第二耦合器的第四端口接第六光纤光栅。激光从第四光纤光栅的另一端输出。所述的第一至第六光纤光栅的中心波长相同。所述的第一、二、三、五、六光纤光栅的中心波长的反射率大于或等于95%。所述的第四光纤光栅的中心波长反射率为30% 70%。所述的第一耦合器的第四端口接第三耦合器的第一端口，第三耦合器的第二端口接第四耦合器的第三端口，第三耦合器的第三端口接第四光纤光栅的一端，第三耦合器的第四端口接第六光纤光栅。第二耦合器的第四端口接第四耦合器的第一端口。第四耦合器的第二端口接第七光纤光栅，第四耦合器的第四端口接第八光纤光栅。激光从第四光纤光栅的另一端输出。所述的第一至第八光纤光栅的中心波长相同。所述的第一、二、三、五、六、七、八光纤光栅的中心波长的反射率大于或等于95%。所述的第四光纤光栅的中心波长反射率为30% 70%。所述的有源光纤掺杂离子包括铒离子、镱离子、铥离子。本发明和已有技术相比所具有的有益效果本发明由耦合器的第一、第二端口连接的光纤光栅与耦合器的第三、第四端口连接的光纤光栅构成多个线性腔，多个线性腔对纵模选取，产生单纵模输出，相比已有单纵模光纤激光器中的饱和吸收体、光窄带滤波器、以及环形腔激光器中的隔离器和环形器，本发明中所使用的耦合器和光纤光栅技术成熟，成本低廉，结构简单；由于采用的各个器件自身稳定性很强，而且在结合成激光器的过程中并没有引入使激光器性能不稳定的因素，因此本发明所述激光器的稳定性较强。
图1为一个耦合器的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器。图2为两个耦合器的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器。图3为四个耦合器的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施方式一基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，如图1，该激光器包括有源单模光纤1，第一至第四光纤光栅21、22、23、24，第一耦合器31，泵浦源4，各器件的连接方式为泵浦源4的输出端接第一光纤光栅21的一端，第一光纤光栅21的另一端接有源单模光纤1的一端，有源单模光纤1的另一端接第一耦合器31的第一端口，第一耦合器31 的第三端口接第二光纤光栅22，第一耦合器31的第二端口接第三光纤光栅23，第一耦合器 31的第四端口接第四光纤光栅M的一端。激光从第四光纤光栅M的另一端输出。所述的第一至第四光纤光栅21、22、23、24的中心波长相同。所述的第一至第三光纤光栅21、22、23的中心波长的反射率等于95%。所述的第四光纤光栅M的中心波长反射率为30%。所述的有源光纤1为掺铒光纤。实施方式二基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，如图2，该激光器包括有源单模光纤1，第一至第六光纤光栅21、22、23、24、25、26，第一、二耦合器31、32，泵浦源4，各器件的连接方式为泵浦源4的输出端接第一光纤光栅21的一端，第一光纤光栅21的另一端接有源单模光纤1的一端，有源单模光纤1的另一端接第一耦合器31的第一端口，第一耦合器31 的第三端口接第二光纤光栅22，第一耦合器31的第四端口接第四光纤光栅M的一端；第一耦合器31的第二端口接第二耦合器32的第三端口，第二耦合器32的第一端口接第三光纤光栅23，第二耦合器32的第二端口接第五光纤光栅25，第二耦合器32的第四端口接第六光纤光栅26 ；激光从第四光纤光栅M的另一端输出。所述的第一至第六光纤光栅21、22、23、24、25、26的中心波长相同。所述的第一、二、三、五、六光纤光栅21、22、23、25、沈的中心波长的反射率为 97%。所述的第四光纤光栅M的中心波长反射率为50%。所述的有源光纤1为掺镱光纤。实施方式三基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，如图3，该激光器包括有源单模光纤1，第一至第八光纤光栅21、22、23、24、25、26、27、28，第一、二、三、四耦合器31、32、33、 34，泵浦源4，各器件的连接方式为泵浦源4的输出端接第一光纤光栅21的一端，第一光纤光栅21的另一端接有源单模光纤1的一端，有源单模光纤1的另一端接第一耦合器31的第一端口，第一耦合器31 的第三端口接第二光纤光栅22 ；第一耦合器31的第二端口接第二耦合器32的第三端口， 第二耦合器32的第一端口接第三光纤光栅23，第二耦合器32的第二端口接第五光纤光栅 25 ；第一耦合器31的第四端口接第三耦合器33的第一端口，第三耦合器33的第二端口接第四耦合器34的第三端口，第三耦合器33的第三端口接第四光纤光栅M的一端，第三耦合器33的第四端口接第六光纤光栅沈；第二耦合器32的第四端口接第四耦合器34的第一端口 ；第四耦合器34的第二端口接第七光纤光栅27，第四耦合器34的第四端口接第八光纤光栅28。激光从第四光纤光栅M的另一端输出。所述的第一至第八光纤光栅21、22、23、24、25、26、27、28的中心波长相同。
所述的第一、二、三、五、六、七、八光纤光栅21、22J3、25J6、27J8的中心波长的反射率为99.9%。所述的第四光纤光栅M的中心波长反射率为70%。所述的有源光纤1掺铥光纤。
权利要求
1.基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，其特征在于该激光器包括有源单模光纤(1)，第一至第四光纤光栅01、22、23、对)，第一耦合器 (31)，泵浦源G)，各器件的连接方式为泵浦源的输出端接第一光纤光栅的一端，第一光纤光栅的另一端接有源单模光纤(1)的一端，有源单模光纤(1)的另一端接第一耦合器(31)的第一端口，第一耦合器(31)的第三端口接第二光纤光栅(22)，第一耦合器(31)的第二端口接第三光纤光栅(23)，第一耦合器(31)的第四端口接第四光纤光栅04)的一端； 激光从第四光纤光栅04)的另一端输出； 所述的第一至第四光纤光栅Ol、22、23、M)的中心波长相同； 所述的第一至第三光纤光栅01、22、23)的中心波长的反射率大于或等于95% ； 所述的第四光纤光栅04)的中心波长反射率为30% 70%。
2.根据权利要求1所述的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，其特征在于所述的第一耦合器(31)的第二端口接第二耦合器(3 的第三端口，第二耦合器(32) 的第一端口接第三光纤光栅(23)，第二耦合器(3 的第二端口接第五光纤光栅(25)，第二耦合器(3 的第四端口接第六光纤光栅06)； 激光从第四光纤光栅04)的另一端输出；所述的第一至第六光纤光栅(21、22、23、24、25、26)的中心波长相同； 所述的第一、二、三、五、六光纤光栅01、22、23、25、26)的中心波长的反射率大于或等于 95% ；所述的第四光纤光栅04)的中心波长反射率为30% 70%。
3.根据权利要求2所述的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，其特征在于所述的第一耦合器(31)的第四端口接第三耦合器(3 的第一端口，第三耦合器(33) 的第二端口接第四耦合器(34)的第三端口，第三耦合器(3 的第三端口接第四光纤光栅 (24)的一端，第三耦合器(3 的第四端口接第六光纤光栅06)； 第二耦合器(3 的第四端口接第四耦合器(34)的第一端口 ； 第四耦合器(34)的第二端口接第七光纤光栅(27)，第四耦合器(34)的第四端口接第八光纤光栅08)；激光从第四光纤光栅04)的另一端输出；所述的第一至第八光纤光栅(21、22、23、24、25、26、27、28)的中心波长相同； 所述的第一、二、三、五、六、七、八光纤光栅01、22、23、25、26、27、28)的中心波长的反射率大于或等于95% ；所述的第四光纤光栅04)的中心波长反射率为30% 70%。
4.根据权利要求1所述的基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，其特征在于所述的有源光纤(1)掺杂离子包括铒离子、镱离子、铥离子。
全文摘要
基于光纤耦合器的多腔结构单纵模光纤激光器，涉及一种激光器，适用于光纤通信领域。解决了目前窄线宽光纤激光器的组成器件种类繁多，结构复杂，成本高，稳定性差的问题。该激光器中泵浦源(4)接第一光纤光栅(21)的一端，第一光纤光栅(21)的另一端接有源单模光纤(1)的一端，有源单模光纤(1)的另一端接第一耦合器(31)的第一端口，第一耦合器(31)的第三、第二、第四端口分别接第二光纤光栅(22)、第三光纤光栅(23)和第四光纤光栅(24)，激光从第四光纤光栅(24)输出。第一、第三光纤光栅(21、23)和第二、第四光纤光栅(22、23)构成多个线性谐振腔，对激光信号进行滤波，从而输出单纵模窄线宽激光。
文档编号H01S3/067GK102522681SQ20111042168
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者冯素春, 宁提纲, 李超, 温晓东, 王春灿, 裴丽, 郑晶晶 申请人:北京交通大学