光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅，其中，光纤布拉格光栅包括光栅本体；所述光栅本体的中心波长为1063nm，半高宽为4nm。采用上述方案，本实用新型通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，并且有效设计了实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰，可以较明显地提高SBS阈值，使激光器工作在更高的峰值功率下，具有很高的市场应用价值。
【专利说明】光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤激光器，尤其涉及的是，一种光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅。
【背景技术】
[0002]受激布里渊散射(StimulatedBrillouin Scattering)也称声子散射(PhononScattering),主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。散射光具有发散角小、线宽窄等受激发射的特性。也可以把这种受激散射过程看作光子场与声子场之间的相干散射过程。
[0003]激光器的峰值功率和最大脉冲能量是衡量激光器性能的重要指标，而受激布里渊散射是制约着这两个指标继续提升的重要因素之一，也就是说，当光纤激光器需要在较高的峰值功率或较大的脉冲能量下工作时，光纤内的一种非线性效应——受激布里渊散射会产生高峰值的反向脉冲，该脉冲峰值很高甚至可以超过光纤或光器件的承受阈值，导致激光器光路损坏。通常采用增大光纤芯径来提高SBS阈值，但是，可能引入大量其他问题，同时还会大幅提闻成本。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种新的光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅，所要解决的技术问题包括如何通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，如何在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，如何设计光纤布拉格光栅的结构，如何设计实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰等；本实用新型的其它实施例还解决了如何通过加热调节光纤布拉格光栅的反射率，如何设计加热结构，如何采用螺旋形电阻丝来加热，如何设置传热套等。
[0006]本实用新型的技术方案如下:一种光纤布拉格光栅，其包括光栅本体；所述光栅本体的中心波长为1063nm,半高宽为4nm。
[0007]优选的，所述光栅本体上设置加热器，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为
5.7%至6.3% ;所述加热器的连接线路用于连接到种子源的控制线路。
[0008]优选的，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝及其控制电路；所述控制电路连接所述连接线路，用于按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。
[0009]优选的，所述控制电路设置时间周期存储器，其存储所述预设时间周期为前短后长的渐变时间周期，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%。
[0010]优选的，所述螺旋形电阻丝的螺距为所述光栅本体中各光栅段的间距。
[0011]优选的，所述传热套为筒形。
[0012]优选的，所述传热套两端部用于粘性套置在所述光栅本体外部。
[0013]优选的，所述传热套具有弯月形截面。
[0014]本实用新型另一技术方案如下:一种光纤激光器的种子源，其包括调节器与输出端；所述调节器用于调节所述种子源的输出峰在1054nm至1058nm，通过所述输出端输出；所述输出端内部设置任一上述光纤布拉格光栅。
[0015]本实用新型又一技术方案如下:一种光纤激光器，其包括所述种子源。
[0016]采用上述方案，本实用新型通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，在确保不会大幅增加成本的前提下使光纤激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，并且有效设计了实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰，可以较明显地提高SBS阈值，使激光器工作在更高的峰值功率下，具有很高的市场应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的一个实施例具有弯月形截面的传热套示意图；
[0018]图2为本实用新型种子源的一个实施例示意图；
[0019]图3为本实用新型光纤激光器的一个实施例示意图；
[0020]图4为本实用新型光纤激光器一个实施例的光纤布拉格光栅反射谱图；
[0021]图5为本实用新型光纤激光器一个实施例的种子源设置光栅后的最终输出光谱图。
【具体实施方式】
[0022]为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0023]需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件,或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
[0024]本实用新型的一个实施例是，一种光纤布拉格光栅，其包括光栅本体；所述光栅本体的中心波长为1063nm,半高宽为4nm,其光纤布拉格光栅反射谱图如图4所不,这样,解决了如何通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，如何在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，如何设计光纤布拉格光栅的结构等技术问题，配合种子源，还解决了如何设计实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰的技术问题。其中，光纤布拉格光栅传感器的结构原理说明如下，例如，光纤布拉格光栅的结构是利用紫外激光在光纤纤芯上刻写一段光栅，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，在光栅处有选择的反射回一个窄带光，其余宽带光继续透射过去，在下一个具有不同中心波长的光栅处进行反射，多个光栅阵列形成光纤布拉格光栅(FBG)。各FBG反射光的中心波长为入，λ =2η Λ ,式中，η为纤芯的有效折射率，Λ为纤芯折射率的调制周期。光纤布拉格光栅属于现有技术，本实用新型的创新点在于设置中心波长为1063nm、半高宽(FWHM)为4nm的光纤布拉格光栅，以及将其应用于光纤激光器的种子源的输出中。又如，所述光纤布拉格光栅的基本结构为沿光纤纤芯折射率周期性的调制，所述调制是本来沿光纤轴线均匀分布的折射率产生大小起伏的变化。
[0025]由于热胀冷缩作用，所述光纤布拉格光栅的反射率受环境温度影响很大，尤其是冬天，为了解决温度问题以保证一定的反射率范围，以及如何通过加热调节光纤布拉格光栅的反射率的技术问题，例如，光纤布拉格光栅上设置加热器，这样，可以在各种环境下，基本保证有一致的反射率。优选的，所述光栅本体上设置加热器，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为5.7%至6.3% ;优选的，所述光栅本体上设置加热器，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%±0.1% ;优选的，所述光栅本体上设置加热器，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%。这样,低反射率有助于实现本实施例的技术效果。
[0026]为了解决如何设计加热结构的技术问题，又如，所述光栅本体外部套置所述加热器；所述加热器的连接线路用于连接到种子源的控制线路。例如，所述光栅本体上设置环绕形状的加热器；为了解决如何更好地实现热传导的技术问题，优选的，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝；为了解决如何设置传热套的技术问题，优选的，所述传热套为筒形，这样可以较好地套置在所述光栅本体外部。为了解决如何便于安装传热套的技术问题，优选的，所述传热套两端部用于粘性套置在所述光栅本体外部，例如，采用胶布将所述传热套两端部粘性套置在所述光栅本体外部，这样，现场加工比较方便。如图1所示，优选的，所述传热套具有弯月形截面，这样，有利于其与光栅本体的接触，从而增强热传导的技术效果。为了解决如何便于安装传热套的技术问题，优选的，所述传热套具有第一连接部与第二连接部，第一连接部与第二连接部插接，使用简便快捷。
[0027]为了解决如何实现恒温加热的技术问题，优选的，所述螺旋形电阻丝的螺距为所述光栅本体中各光栅段的间距，这样，有利于均匀加热以保持各段光栅的反射率，并且在单位面积上加热的效果易于控制。
[0028]为了解决如何采用螺旋形电阻丝来加热以及如何更好地实现温度控制的技术问题，例如，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝及其控制电路；所述控制电路连接所述连接线路，用于按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。需要说明的是，控制电路的周期连接，属于现有各种电控方式的常用技术手段，不是本实用新型所要求保护的范围，本实用新型仅仅是对传热套内部的螺旋形电阻丝设置一现有技术的控制电路，使其按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。为了解决如何实现恒温加热的技术问题，优选的，所述控制电路设置时间周期存储器，其存储所述预设时间周期为前短后长的渐变时间周期，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%。例如，时间周期存储器包括微处理器、脉宽调控器以及存储器，微处理器分别连接控制电路、脉宽调控器与非易失性存储器，脉宽调控器连接非易失性存储器，在微处理器控制下生成前短后长的渐变时间周期，由微处理器输出前短后长的渐变时间周期到控制电路。
[0029]米用上述光纤布拉格光栅相关的任一实施例，本实用新型另一实施例如下:一种光纤激光器的种子源，如图2所示，其包括调节器与输出端；所述调节器用于调节所述种子源的输出峰在1056nm左右,例如，调节所述种子源的输出峰在1056nm左右的一个最佳值，与光栅反射谱峰值错开，又如，所述调节器用于调节所述种子源的输出峰在1054nm至1058nm ;优选的,调节所述种子源的输出峰在1056nm,并通过所述输出端输出；所述输出端内部设置任一上述光纤布拉格光栅。其中，种子源已经在光纤激光器广泛应用，其基本结构不再赘述。此时，种子源设置光栅后的最终输出光谱图如图5所示，与图4所示的光栅反射峰错开。
[0030]例如，光栅中心波长1063nm，反射率6%，半高宽4nm，调节种子源输出峰至1056nm左右，与光栅反射峰错开。通常情况下，光纤光栅中心波长在1530至1565nm之间,但是这样会影响种子源输出峰，为了解决如何避免光栅反射峰对种子源输出峰所造成的影响，设置光栅中心波长为1063nm,即光栅反射峰为1063nm,又如,种子源输出峰为1056nm,两者错开，使得光纤激光器能够工作在更高的峰值功率下。
[0031]这样，通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，并且有效设计了实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰，可以较明显地提高SBS阈值，使得光纤激光器能够工作在更高的峰值功率下。
[0032]采用上述种子源相关的任一实施例，本实用新型又一实施例如下:一种光纤激光器，其包括所述种子源。又如，一种光纤激光器，其包括上述任一相关实施例所述种子源。
[0033]例如，如图3所示，一种光纤激光器，其包括顺序设置的种子源、第一隔离器、前置放大器、第二隔离器、功率放大器以及第三隔离器；其中，用光隔离器阻止反射光。光隔离器只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，隔离度代表了光隔离器对回波隔离(阻挡)能力。
[0034]这样，种子源输出种子激光到第一隔离器进行隔离，经过前置放大器进行前置放大，通过第二隔离器进行隔离，然后输出到功率放大器，通过第三隔离器进行隔离后输出。优选的，所述第一隔离器设置安装架，其中设置一个安装位与两个卡夹部，所述种子源放置于所述安装位且通过两个所述卡夹部夹持固定，这样，易于安装和拆卸，提高了生产效率。
[0035]采用上述实施例，在试验机上进行了多次测试，均能有效提高了 SBS阈值，使出线SBS的最大脉冲能量提高了约10%甚至更高。
[0036]进一步地，本实用新型的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的光纤激光器及其种子源、以及光纤布拉格光栅。
[0037]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种光纤布拉格光栅，其特征在于，包括光栅本体； 所述光栅本体的中心波长为1063nm,半高宽为4nm。
2.根据权利要求1所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述光栅本体上设置加热器，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为5.7%至6.3% ； 所述加热器的连接线路用于连接到种子源的控制线路。
3.根据权利要求2所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝及其控制电路； 所述控制电路连接所述连接线路，用于按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。
4.根据权利要求3所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述控制电路设置时间周期存储器，其存储所述预设时间周期为前短后长的渐变时间周期，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%。
5.根据权利要求3所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述螺旋形电阻丝的螺距为所述光栅本体中各光栅段的间距。
6.根据权利要求5所述光纤布拉格光栅,其特征在于,所述传热套为筒形。
7.根据权利要求6所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述传热套两端部用于粘性套置在所述光栅本体外部。
8.根据权利要求7所述光纤布拉格光栅，其特征在于，所述传热套具有弯月形截面。
9.一种光纤激光器的种子源，其特征在于，包括调节器与输出端； 所述调节器用于调节所述种子源的输出峰在1054nm至1058nm，通过所述输出端输出； 所述输出端内部设置如权利要求1至8任一所述光纤布拉格光栅。
10.一种光纤激光器，其特征在于，包括如权利要求9所述种子源。
【文档编号】H01S3/067GK204012179SQ201420464348
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】熊钊颀 申请人:深圳市杰普特电子技术有限公司