基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征是：包括帶有尾纖的半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器、單模的摻鉺光纖、光纖隔離器、光纖耦合器、光纖偏振控制器和拉錐光纖及調(diào)諧裝置，其中半導(dǎo)體激光器的尾纖與波分復(fù)用器的泵浦端相接，波分復(fù)用器的輸出端經(jīng)摻鉺光纖接光纖隔離器的輸出端，光纖隔離器的輸入端與光纖耦合器分光耦合比為9的端口相接，光纖耦合器分光耦合比為1的端口為激光輸出端，光纖耦合器的輸入端經(jīng)光纖偏振控制器接拉錐光纖及調(diào)諧裝置，拉錐光纖及調(diào)諧裝置的另一端與波分復(fù)用器的信號(hào)端相接形成閉合環(huán)形腔。本發(fā)明具有方法簡(jiǎn)單、成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換、波長(zhǎng)可調(diào)諧以及室溫下穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，屬于光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]多波長(zhǎng)光纖激光器在光通信、光測(cè)量及光傳感領(lǐng)域有著廣泛的用途。但是在普通的摻雜光纖激光器中，由于增益展寬效應(yīng)導(dǎo)致的模式競(jìng)爭(zhēng)，使得一個(gè)激光腔中較難實(shí)現(xiàn)常溫下的多波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出。
[0003]目前實(shí)現(xiàn)光纖激光器的多波長(zhǎng)輸出有多種方法。早期是將摻雜光纖放到液氮中冷卻來(lái)消除增益展寬效應(yīng)，但這種方法激光器無(wú)法在常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制；利用光纖的四波混頻效應(yīng)，使波長(zhǎng)之間的功率自動(dòng)分配，可以在室溫下獲得穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出，但是這種方法需要在腔內(nèi)引入特殊的非線性光纖，并且需要精細(xì)調(diào)節(jié)激光腔的參數(shù)以滿足相位匹配條件，調(diào)節(jié)復(fù)雜，并且容易受到外界環(huán)境的干擾；在激光腔內(nèi)引入偏振光纖光柵或多模光纖光柵，使不同波長(zhǎng)激光工作在不同的偏振狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)激光輸出，但是這種激光器一般只輸出兩三個(gè)波長(zhǎng)激光，輸出特性高度依賴光纖光柵的參數(shù)，并且無(wú)法達(dá)到波長(zhǎng)可調(diào)諧的目的；再有一種方法利用非線性光纖環(huán)鏡在激光腔內(nèi)引入依賴光強(qiáng)的損耗機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十個(gè)波長(zhǎng)的激光輸出，但是這種激光器不能實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的可轉(zhuǎn)換，即無(wú)法調(diào)整或控制某一個(gè)或幾個(gè)特定波長(zhǎng)的輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服目前多波長(zhǎng)光纖激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能方便地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換可調(diào)諧以及成本高的問(wèn)題，提供一種可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)及多個(gè)波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出和不同波長(zhǎng)間組合輸出的基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器。其技術(shù)方案為:
[0005]一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:包括帶有尾纖的半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器、單模的摻鉺光纖、光纖隔離器、光纖耦合器、光纖偏振控制器和拉錐光纖及調(diào)諧裝置，其中光纖稱合器米用1X2光纖稱合器,工作波段為1550nm波段，兩個(gè)輸出端口的分光耦合比為9:1 ;半導(dǎo)體激光器的尾纖與波分復(fù)用器的泵浦端相接，波分復(fù)用器的輸出端經(jīng)摻鉺光纖接光纖隔離器的輸出端，光纖隔離器的輸入端與光纖I禹合器分光稱合比為9的端口相接,光纖稱合器分光稱合比為I的端口為激光輸出端，光纖I禹合器的輸入端經(jīng)光纖偏振控制器接拉錐光纖及調(diào)諧裝置，拉錐光纖及調(diào)諧裝置的另一端與波分復(fù)用器的信號(hào)端相接形成閉合環(huán)形腔。
[0006]所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，半導(dǎo)體激光器為光纖率禹合輸出半導(dǎo)體激光器，輸出波長(zhǎng)為980nm。
[0007]所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，波分復(fù)用器采用980/1550nm光纖波分復(fù)用器。
[0008]所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，拉錐光纖及調(diào)諧裝置包括拉錐光纖、底板以及固定在底板上的2個(gè)支座和I個(gè)基座，其中拉錐光纖錐區(qū)直徑為4?10 μ m,長(zhǎng)度為0.5?2cm,拉錐光纖的兩端固定在2個(gè)支座上,基座位于拉錐光纖錐區(qū)的一側(cè)，且基座上設(shè)一與拉錐光纖錐區(qū)等高度的旋鈕，旋鈕水平穿過(guò)基座靠近拉錐光纖錐區(qū)，調(diào)整旋鈕可以從側(cè)面對(duì)拉錐光纖錐區(qū)施加不同應(yīng)力。
[0009]所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，光纖隔離器工作波段為1550nm波段。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:該發(fā)明通過(guò)在光纖環(huán)形腔內(nèi)引入一拉錐光纖及調(diào)諧裝置，由于拉錐光纖的錐區(qū)對(duì)光場(chǎng)限制作用減弱，有部分光場(chǎng)將沿錐區(qū)光纖表面的薄空氣層內(nèi)傳播，光纖內(nèi)部和光纖表面?zhèn)鞑サ墓鈭?chǎng)經(jīng)過(guò)介質(zhì)折射率存在一定差異，在錐區(qū)另一端匯合時(shí)，兩光場(chǎng)間產(chǎn)生了一定的相位差，發(fā)生干涉，其效果等效于一個(gè)干涉濾波器。由拉錐光纖充當(dāng)?shù)臑V波器的波長(zhǎng)間隔由拉錐光纖的光纖參數(shù)和錐區(qū)的長(zhǎng)度決定，其調(diào)制深度直接與錐區(qū)的直徑大小相關(guān)。調(diào)節(jié)偏振控制器，可以使由濾波器限制的不同激光波長(zhǎng)工作于不同的偏振狀態(tài)，從而消除了增益展寬導(dǎo)致的競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光波長(zhǎng)的穩(wěn)定輸出，并且通過(guò)增益展寬效應(yīng)和偏振燒孔效應(yīng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)不同激光波長(zhǎng)和波長(zhǎng)組合的轉(zhuǎn)換輸出。通過(guò)對(duì)光纖錐形區(qū)域施加一定應(yīng)力，改變激光器的損耗，可以使激光器的輸出波長(zhǎng)區(qū)域發(fā)生整體移動(dòng)，激光器可以在一個(gè)新的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換輸出，達(dá)到波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，成本低，穩(wěn)定性好，與同類(lèi)技術(shù)相比，可轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)數(shù)目多，調(diào)諧范圍大，并且可以方便的將該技術(shù)引申至其他摻雜的光纖激光器，特別適用于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1所示實(shí)施例中拉錐光纖及調(diào)諧裝置的示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明在不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下輸出的一組激光光譜圖。
[0014]圖中:1、導(dǎo)體激光器 2、波分復(fù)用器 3、摻鉺光纖 4、光纖隔離器 5、光纖耦合器6、光纖偏振控制器 7、拉錐光纖及調(diào)諧裝置 8、拉錐光纖 9、支座 10、底板11、基座 12、旋鈕
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0016]在圖1-2所示的實(shí)施例中:半導(dǎo)體激光器I為光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器，輸出波長(zhǎng)為980nm,波分復(fù)用器2米用980/1550nm光纖波分復(fù)用器,光纖隔離器4工作波段為1550nm波段,光纖稱合器5米用1X2光纖稱合器,工作波段為1550nm波段,兩個(gè)輸出端口的分光耦合比為9:1，拉錐光纖及調(diào)諧裝置7包括拉錐光纖8、底板10以及固定在底板10上的2個(gè)支座9和I個(gè)基座11，其中拉錐光纖8錐區(qū)直徑為8 μ m，長(zhǎng)度為1cm，拉錐光纖8的兩端固定在2個(gè)支座9上,基座11位于拉錐光纖8錐區(qū)的一側(cè),且基座11上設(shè)一與拉錐光纖8錐區(qū)等高度的旋鈕12，旋鈕12水平穿過(guò)基座11靠近拉錐光纖8錐區(qū)，調(diào)整旋鈕12可以從側(cè)面對(duì)拉錐光纖8錐區(qū)施加不同應(yīng)力。半導(dǎo)體激光器I的尾纖與波分復(fù)用器2的泵浦端相接，波分復(fù)用器2的輸出端經(jīng)摻鉺光纖3接光纖隔離器4的輸出端，光纖隔離器4的輸入端與光纖稱合器5分光稱合比為9的端口相接,光纖稱合器5分光稱合比為I的端口為激光輸出端，光纖稱合器5的輸入端依次經(jīng)光纖偏振控制器6和拉錐光纖8與波分復(fù)用器2的信號(hào)端相接形成閉合環(huán)形腔。
[0017]在圖3所示的實(shí)施例中:拉錐光纖8相當(dāng)于一個(gè)多波長(zhǎng)濾波器。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出，通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)腔內(nèi)的光纖偏振控制器6，可以使不同的激光波長(zhǎng)工作于不同的偏振狀態(tài)，即產(chǎn)生偏振燒孔效應(yīng)，可以消除增益均勻展寬導(dǎo)致的波長(zhǎng)間的競(jìng)爭(zhēng)。并且，通過(guò)對(duì)偏振態(tài)的控制，配合增益展寬效應(yīng)，可以使輸出的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)換。圖3 (a)和(b)均為通過(guò)調(diào)節(jié)光纖偏振控制器實(shí)現(xiàn)的單個(gè)激光波長(zhǎng)輸出，波長(zhǎng)分別為1567.9nm和1565.3nm ;圖3 (c)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別為1567.9nm和1568.7nm;圖3 (d)也為兩個(gè)波長(zhǎng)輸出，波長(zhǎng)值分別為1566.4nm和1569.7nm ;圖3 Ce)為通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的三個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別為1566.4nm、1568.7nm 和 1569.7nm ;圖 3 (f)實(shí)現(xiàn)了 1567.7nm、1568.3nm 和 1568.9nm 三個(gè)波長(zhǎng)輸出；圖
3(g)實(shí)現(xiàn)了 1565.8nm、1567.7nm 和 1569.7nm 三個(gè)波長(zhǎng)輸出;圖3 (h)實(shí)現(xiàn)了 1567.lnm、1568.3nm和1569.1nm三個(gè)波長(zhǎng)輸出；圖3 (i)為四個(gè)激光波長(zhǎng)輸出，分別為1565.3nm、
1566.8nm、1567.9nm 以及 1568.9nm ;圖 3 (j )為五個(gè)波長(zhǎng)輸出，分別為 1565.3nm、1566.6nm、
1567.lnm、1567.7nm以及1569.lnm。這些不同輸出狀態(tài)均為通過(guò)調(diào)節(jié)光纖偏振控制器獲得的，可以看出，該發(fā)明利用拉錐光纖濾波作用和偏振燒孔效應(yīng)，可以獲得1-5個(gè)波長(zhǎng)的激光輸出，并且不同波長(zhǎng)和波長(zhǎng)組合輸出可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。另外，通過(guò)對(duì)拉錐光纖施加應(yīng)力，使激光腔損耗發(fā)生改變，輸出波長(zhǎng)可以整體發(fā)生偏移，在波長(zhǎng)整體發(fā)生調(diào)諧的基礎(chǔ)上，仍然可以實(shí)現(xiàn)1-5個(gè)波長(zhǎng)及不同組合的可轉(zhuǎn)換輸出，圖3 (k)為利用調(diào)諧裝置對(duì)拉錐光纖施加應(yīng)力后的一個(gè)輸出光譜，3個(gè)輸出波長(zhǎng)分別為1561.5nm、1562.4nm和1563.5nm，與前面幾個(gè)圖相t匕，其輸出波長(zhǎng)整體向短波發(fā)生了移動(dòng)。保持應(yīng)力不變，調(diào)節(jié)偏振控制器同樣可以實(shí)現(xiàn)與前面所述類(lèi)似的1-5個(gè)波長(zhǎng)不同組合的輸出，其輸出光譜圖不再一一列出。改變調(diào)諧應(yīng)力，可改變輸出波長(zhǎng)漂移范圍，從而實(shí)現(xiàn)更大范圍的波長(zhǎng)調(diào)諧輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:包括帶有尾纖的半導(dǎo)體激光器(I)、波分復(fù)用器(2)、單模的摻鉺光纖(3)、光纖隔離器(4)、光纖耦合器(5)、光纖偏振控制器(6)和拉錐光纖及調(diào)諧裝置(7)，其中光纖耦合器(5)采用1X2光纖率禹合器，工作波段為1550nm波段,兩個(gè)輸出端口的分光稱合比為9:1 ;半導(dǎo)體激光器(I)的尾纖與波分復(fù)用器(2)的泵浦端相接，波分復(fù)用器(2)的輸出端經(jīng)摻鉺光纖(3)接光纖隔離器(4)的輸出端，光纖隔離器(4)的輸入端與光纖稱合器(5)分光稱合比為9的端口相接，光纖稱合器(5)分光稱合比為I的端口為激光輸出端，光纖稱合器(5)的輸入端經(jīng)光纖偏振控制器(6)接拉錐光纖及調(diào)諧裝置(7)，拉錐光纖及調(diào)諧裝置(7)的另一端與波分復(fù)用器(2)的信號(hào)端相接形成閉合環(huán)形腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:半導(dǎo)體激光器(I)為光纖I禹合輸出半導(dǎo)體激光器，輸出波長(zhǎng)為980nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:波分復(fù)用器(2)米用980/1550nm光纖波分復(fù)用器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:拉錐光纖及調(diào)諧裝置(7)包括拉錐光纖⑶、底板(10)以及固定在底板(10)上的2個(gè)支座(9)和I個(gè)基座(11)，其中拉錐光纖(8)錐區(qū)直徑為4?10 μ m，長(zhǎng)度為0.5?2cm，拉錐光纖⑶的兩端固定在2個(gè)支座(9)上，基座(11)位于拉錐光纖⑶錐區(qū)的一側(cè)，且基座(11)上設(shè)一與拉錐光纖(8)錐區(qū)等高度的旋鈕(12)，旋鈕(12)水平穿過(guò)基座(11)靠近拉錐光纖(8)錐區(qū)，調(diào)整旋鈕(12)可以從側(cè)面對(duì)拉錐光纖(8)錐區(qū)施加不同應(yīng)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于拉錐光纖的多波長(zhǎng)可轉(zhuǎn)換可調(diào)諧光纖激光器，其特征在于:光纖隔離器(4)工作波段為1550nm波段。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK103855598SQ201410106212
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】付圣貴, 羅明明, 王志, 劉艷格 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)