專利名稱：基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，適用于光纖通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1960年，世界上第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世，經(jīng)過(guò)近五十年的發(fā)展，目前，激光器已經(jīng)發(fā)展為包括半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、CO2激光器、自由電子激光器等多種基理不同的龐大激光器體系。綜合考慮各類激光器的優(yōu)缺點(diǎn)，光纖激光器以其光束質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)緊湊、 熱效率低、光-光轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)得到廣大科研工作者的青睞，并且在基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出其巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，基于包層抽運(yùn)技術(shù)的光纖激光器以其光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高以及結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)吸引了人們的廣泛關(guān)注。2004年光纖激光器的單纖輸出功率達(dá)到千瓦量級(jí)，2009 年IPG公司報(bào)道已實(shí)現(xiàn)了單纖萬(wàn)瓦的單模激光輸出。但隨著功率的增加，SBS、SRS和FWM 等各種非線性效應(yīng)使得光束質(zhì)量嚴(yán)重降低，并且成為進(jìn)一步增加激光功率的巨大障礙。大模場(chǎng)面積LMA光纖的提出成為一種可行的方法，在保持光功率密度不變的情況下，增大光纖半徑可以有效增加光纖所能承載的光功率，為大功率光纖激光器的制備提供了必要的前提。但由于光纖半徑增加幅度有限，過(guò)大的光纖半徑使得模場(chǎng)變的復(fù)雜，光束質(zhì)量得不到保證，因此該方法能夠解決的問(wèn)題受到光纖尺寸的限制。另一種方法為主控振蕩器的功率放大器Μ0ΡΑ，這種方法可以有效增加激光器功率，而且輸出激光的質(zhì)量很高，但同樣受到單根光纖光功率承載能力的限制。光纖激光器在通信領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，多波長(zhǎng)，窄線寬的光纖激光器一直以來(lái)都是通信領(lǐng)域追求的目標(biāo)，目前光纖激光器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)，窄線寬激光的輸出，轉(zhuǎn)換的效率高，對(duì)推動(dòng)光通信的進(jìn)步起到了相當(dāng)重要的作用。光纖激光器由于采用有源光纖作為增益介質(zhì)，長(zhǎng)度相比其它激光器更長(zhǎng)，而且多數(shù)采用光纖光柵作為濾波器件，溫度穩(wěn)定性差，當(dāng)采用兩個(gè)光柵構(gòu)成的線性腔時(shí)，由于兩個(gè)光柵的參數(shù)不可能完全一致，而且隨溫度的變化也并非一致，這使得輸出激光的消光比、功率等參數(shù)很難保持穩(wěn)定。要使激光器性能穩(wěn)定，多數(shù)需要添加溫度控制裝置，這將大大增加激光器的成本，復(fù)雜程度提高。而只需一個(gè)光纖光柵的環(huán)形腔則需要環(huán)形器，環(huán)形器的價(jià)格高，大大增加了激光器的成本。所以，目前光纖激光器，所面臨的困難是線性腔結(jié)構(gòu)溫度穩(wěn)定性差，若增加溫控裝置，將大幅度提高激光器的成本，便攜性大大降低，而環(huán)形腔結(jié)構(gòu)則需要環(huán)形器，價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是目前光纖激光器的線性腔結(jié)構(gòu)溫度穩(wěn)定性差，若增加溫控裝置，將大幅度提高激光器的成本，便攜性大大降低，而環(huán)形腔結(jié)構(gòu)則需要環(huán)形器，價(jià)格昂貴。本發(fā)明的技術(shù)方案為
基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，該激光器包括第一有源單模光纖，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵，第一泵浦源，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源接第一波分復(fù)用器的第一端口，第一波分復(fù)用器的第二端口接耦合器的第一端口，第一波分復(fù)用器的第三端口接第一有源單模光纖的一端，第一有源單模光纖的另一端接耦合器的第三端口，激光信號(hào)從耦合器的第四端口輸出?？虒懺隈詈掀魅坼F區(qū)的第一光纖光柵的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一光纖光柵中心與耦合器熔錐區(qū)中心不重合。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果傳統(tǒng)線性腔光纖激光器的雙光纖光柵結(jié)構(gòu)中兩個(gè)光纖光柵隨環(huán)境變化情況不可能完全一致，這將會(huì)導(dǎo)致中心波長(zhǎng)的偏離，使得輸出激光在中心波長(zhǎng)的功率下降，帶寬變寬；本發(fā)明將第一光纖光柵刻寫在耦合器熔錐區(qū)可以使用一個(gè)光纖光柵實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)兩個(gè)光纖光柵構(gòu)成的線性腔的功能，提高了激光器在中心波長(zhǎng)功率的穩(wěn)定性，帶寬不隨溫度變化，所以不需要溫度控制設(shè)備，激光器的體積大大減小，成本也降低。相比傳統(tǒng)的環(huán)形腔光纖激光器，本發(fā)明不使用環(huán)形器，成本大大降低。


圖1為第一光纖光柵中心與耦合器熔錐區(qū)中心不重合的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器。圖2為第一光纖光柵中心與耦合器熔錐區(qū)中心重合的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器。圖3為三個(gè)光纖光柵的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器。圖4為采用3X3耦合器的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施方式一基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，如圖1，該激光器包括第一有源單模光纖 11，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵21，第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51， 各器件的連接方式為第一泵浦源41接第一波分復(fù)用器51的第一端口，第一波分復(fù)用器51的第二端口接耦合器的第一端口 31，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端口 33，激光信號(hào)從耦合器的第一端口 31或第四端口 34輸出?？虒懺隈詈掀魅坼F區(qū)的第一光纖光柵21的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一光纖光柵21中心與耦合器熔錐區(qū)中心不重合。實(shí)施方式二基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，如圖2，該激光器包括第一有源單模光纖11，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一、第二光纖光柵21、22，第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51，各器件的連接方式為第一泵浦源41接第一波分復(fù)用器51的第一端口，第一波分復(fù)用器51的第二端口接耦合器的第一端口 31，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端口 33，耦合器的第二端口 32接第二光纖光柵22，激光信號(hào)從耦合器的第四端口 34輸出；刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵21的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一光纖光柵21中心與耦合器熔錐區(qū)中心重合。第一光纖光柵21的帶寬小于第二光纖光柵22的帶寬，中心波長(zhǎng)相同。實(shí)施方式三實(shí)施方式三，如圖3，它與實(shí)施方式二區(qū)別耦合器的第四端口 34接第三光纖光柵23的一端，激光信號(hào)從第三光纖光柵23的
另一端輸出。第一光纖光柵21的帶寬小于第二光纖光柵22的帶寬，中心波長(zhǎng)相同。第二光纖光柵22和第三光纖光柵23的帶寬和中心波長(zhǎng)均相同，第二光纖光柵22的中心波長(zhǎng)反射率大于第三光纖光柵23。實(shí)施方式四基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，如圖4，該激光器包括第一有源單模光纖 11，3X3耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵21，第一、第二泵浦源41、42，第一、 第二波分復(fù)用器51、52，各器件的連接方式為3X3耦合器的第一端口 31接第一波分復(fù)用器51的第二端口，第一波分復(fù)用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接3X3耦合器的第三端口 33。3 X 3耦合器的第五端口 35接第二波分復(fù)用器52的第二端口，第二波分復(fù)用器52 的第一端口接第二泵浦源42，第二波分復(fù)用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接3X3耦合器的第六端口 36。激光信號(hào)從3X3耦合器的第一端口 31或第四端口 34輸出?？虒懺?X3耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵21的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度， 并且在3X3耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域。第一光纖光柵21中心與耦合器熔錐區(qū)中心不重合。
權(quán)利要求
1.基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，其特征在于該激光器包括第一有源單模光纖(11)，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵(21)，第一泵浦源(41)，第一波分復(fù)用器(51)，各器件的連接方式為第一泵浦源Gl)接第一波分復(fù)用器(51)的第一端口，第一波分復(fù)用器(51)的第二端口接耦合器的第一端口(31)，第一波分復(fù)用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11) 的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接耦合器的第三端口(33)，激光信號(hào)從耦合器的第四端口(34)輸出；刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一光纖光柵中心與耦合器熔錐區(qū)中心不重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的耦合器的第二端口(3 接第二光纖光柵(22)，第一光纖光柵中心與耦合器熔錐區(qū)中心重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的耦合器的第四端口(34)接第三光纖光柵的一端，激光信號(hào)從第三光纖光柵03)的另一端輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，其特征在于 所述的耦合器為3X3耦合器；3X3耦合器的第一端口(31)接第一波分復(fù)用器(51)的第二端口，第一波分復(fù)用器(51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分復(fù)用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接3X3耦合器的第三端口(33)；3X3耦合器的第五端口(3 接第二波分復(fù)用器(5 的第二端口，第二波分復(fù)用器(52)的第一端口接第二泵浦源(42)，第二波分復(fù)用器(5 的第三端口接第二有源單模光纖(1 的一端，第二有源單模光纖(1 的另一端接3X3耦合器的第六端口(36)；激光信號(hào)從3X3耦合器的第四端口(34)輸出；刻寫在3X3耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在3X3耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域。
全文摘要
基于光纖耦合器熔錐光柵的光纖激光器，涉及一種激光器，適用于光纖通信領(lǐng)域。解決了線性腔激光器溫度穩(wěn)定性差，增加溫控裝置會(huì)增加成本，環(huán)形腔激光器需要環(huán)形器，價(jià)格昂貴的問(wèn)題。該激光器的第一泵浦源(41)接第一波分復(fù)用器(51)的第一端口，第一波分復(fù)用器(51)的第二端口接耦合器的第1端口(31)，第一波分復(fù)用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接耦合器的第三端口(33)，激光信號(hào)從耦合器的第四端口(34)輸出；刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一光纖光柵(21)的長(zhǎng)度小于耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域。
文檔編號(hào)H01S3/067GK102544997SQ20111045389
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者寧提綱, 油海東, 溫曉東, 王春燦, 裴麗, 陳宏堯 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)