單雙波長可切換的光纖雷射器的製造方法
2023-05-27 02:54:01
單雙波長可切換的光纖雷射器的製造方法
【專利摘要】一種單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是它包括：泵浦雷射器、波分復用器、第一雙周期複合FBG、有源光纖、第二雙周期複合FBG、光隔離器和波長調諧裝置，其特點是波分復用器泵浦埠與泵浦雷射器相連接，波分復用器的公共埠與第一雙周期複合FBG連接，波分復用器信號埠與光隔離器連接，第一雙周期複合FBG的另一端和第二雙周期複合FBG的一端通過有源光纖連接在一起，第二雙周期複合FBG粘貼在波長調諧裝置上，雷射從光隔離器另一埠輸出；波長調諧裝置對第二雙周期複合FBG波長進行調諧，改變雷射諧振腔中的反饋波長，從而實現雷射器單雙波長的切換。
【專利說明】單雙波長可切換的光纖雷射器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於光纖雷射器【技術領域】，具體涉及一種基於雙周期複合光纖光柵諧振腔的單雙波長可切換光纖雷射器。
【背景技術】
[0002]光纖雷射器具有光束質量好、轉換效率高、成本低，可選擇的激發頻譜範圍寬，以及易與光纖系統兼容等優點，在通信和光纖傳感等領域有著巨大的應用價值。採用布拉格光纖光柵(FBG)作為選頻器件的光纖雷射器由於結構簡單，易於調諧，並且利用多種濾波機制可實現多波長輸出，是一種非常重要的光纖雷射器。目前，相關的研究報導中主要採用取樣光纖光柵、保偏光纖光柵，或通過外力使光柵極化等方法實現多個雷射波長的反饋，但這些方法都存在各自的問題，如波長間隔小、不可開關等。複合光纖光柵是在光纖的同一位置進行多次不同掩膜周期的曝光，產生相應多個反射波長的光纖光柵。利用一對雙周期的複合光纖光柵構成分布布拉格反射(DBR)型光纖雷射器，結合光纖光柵的波長調諧機制，可以實現單雙波長可切換的光纖雷射器。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於，提出一種結構簡單的DBR型光纖雷射器，它以一對相同波長間隔的雙周期複合FBG作為諧振腔，通過對其中一端的FBG進行波長調諧，改變雷射諧振腔的反饋波長，實現光纖雷射器單雙波長的切換運轉。
[0004]一種單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是它包括:泵浦雷射器、波分復用器、第一雙周期複合FBG、有源光纖、第二雙周期複合FBG、光隔離器和波長調諧裝置，其特點是波分復用器泵浦埠與泵浦雷射器相連接，波分復用器的公共埠與第一雙周期複合FBG連接，波分復用器信號埠與光隔離器連接，第一雙周期複合FBG的另一端和第二雙周期複合FBG的一端通過有源光纖連接在一起，第二雙周期複合FBG粘貼在波長調諧裝置上，雷射從光隔離器另一埠輸出；波長調諧裝置對第二雙周期複合FBG的波長進行調諧，改變雷射諧振腔中的反饋波長，從而實現雷射器單雙波長的切換。
[0005]所述有源光纖為稀土離子摻雜光纖，如摻鐿、鉺、銩光纖等；
[0006]所述泵浦雷射器為波長與所述有源光纖吸收譜匹配的半導體雷射器，帶有尾纖輸出；
[0007]所述波分復用器為三埠光纖波分復用器，其工作波長分別對應所述有源光纖的吸收譜及發射譜範圍；
[0008]所述第一雙周期複合FBG為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵，光柵波長均在所述有源光纖的發射譜範圍內；
[0009]所述第二雙周期複合FBG為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵，兩反射波長間隔與第一雙周期複合FBG相同，但其長波長小於或等於第一雙周期複合FBG的短波長;
[0010]所述光隔離器為光纖隔離器，具有與雷射波長匹配的工作波長；
[0011]所述波長調諧裝置包括一維位移臺或半導體溫度控制器(TEC)等可以使光柵波長變化的裝置。
[0012]本實用新型的有益效果是，一對具有相同波長間隔的雙周期複合FBG構成雷射諧振腔，通過波長調諧裝置調諧波長較短的一隻複合光纖光柵波長，使單個波長或兩個波長對準以形成反饋振蕩，當滿足雷射增益等於損耗的閾值條件時，可實現雷射的單波長或雙波長輸出。本實用新型具有結構簡單、成本低廉、波長易於轉換的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型中第一雙周期複合FBG的反射譜示意圖；圖3為本實用新型中第二雙周期複合FBG的反射譜示意圖；圖4為本實用新型應用於摻鉺光纖雷射器時單波長(短波長)輸出的光譜圖；圖5為本實用新型應用於摻鉺光纖雷射器時雙波長輸出的光譜圖；圖6為本實用新型應用於摻鉺光纖雷射器時單波長(長波長)輸出的光譜圖。
[0014]圖中:1-第一雙周期複合FBG ;2_第二雙周期複合FBG ;3_有源光纖；4_泵浦雷射器；5_波分復用器；6_光隔離器；7_波長調諧裝置。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是它包括:泵浦雷射器4尾纖連接波分復用器5泵浦埠，波分復用器5公共埠連接第一雙周期複合FBG 1，波分復用器5信號埠連接光隔離器6，第一雙周期複合FBG I另一端和第二雙周期複合FBG 2的一端通過有源光纖3連接在一起，第二雙周期複合FBG 2粘貼在波長調諧裝置7上。所述有源光纖3為稀土離子摻雜光纖，如摻鐿、鉺、銩光纖等；所述泵浦雷射器4為波長與所述有源光纖3吸收譜匹配的半導體雷射器，帶有尾纖輸出；所述波分復用器5為三埠光纖波分復用器，其工作波長分別對應所述有源光纖的吸收譜及發射譜範圍；所述第一雙周期複合FBGl為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵,光柵波長均在所述有源光纖的發射譜範圍內；所述第二雙周期複合FBG2為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵，兩反射波長間隔與第一雙周期複合FBGl相同，但其長波長小於或等於第一雙周期複合FBGl的短波長；所述光隔離器6為光纖隔離器，具有與雷射波長匹配的工作波長；所述波長調諧裝置7包括一維位移臺或半導體溫度控制器(TEC)等可以使光柵波長變化的裝置。
[0016]如圖2和圖3所不,第一雙周期複合FBG I的波長為λ n和λ 12，λ η小於λ 12，第二雙周期複合FBG 2的波長為λ 21和λ22，λ21小於λ22，同時λ 22小於或等於λη，兩光柵的雙波長間隔相同。A11和λ 12都具有小於80%的反射率，而λ21和λ22都具有接近於I的反射率。通過波長調諧裝置7調諧第二雙周期複合FBG 2波長，使λ22正好等於λη，則當泵浦條件滿足信號增益等於損耗時，雷射器發出λ η波長的單雷射；進一步調諧第二雙周期複合FBG 2波長，使λ21和λ22分別等於λ η和λ 12，則當滿足閾值條件時，雷射器發出λ η和λ 12波長的雙雷射；再進一步調諧第二拉伸雙周期複合FBG 2波長，使λ 21等於λ 12，則當滿足閾值條件時，雷射器發出λ 12波長的單雷射。這樣雷射器實現了單雙波長的切換運轉，並從隔離器6另一端輸出。
[0017]下面以摻鉺光纖雷射器為具體實施例來進一步說明，本實用新型的有益效果將更加明顯。
[0018]通過兩次曝光的方法製作一對C波段的雙周期複合FBG構成雷射諧振腔，第一雙周期複合FBGl的波長為1547.52nm和1548.40nm,反射率為23%和25%，第二雙周期複合FBG 2的波長為1546.22nm和1547.08nm,反射率均大於99% ;採用長度為2m的摻鉺光纖作為增益介質，以200mW 980nm半導體雷射器為泵浦源，第二雙周期複合FBG2粘貼在帶有拉力計的一維位移臺(深圳鴻偉成計量公司生產，型號HTC-01)上。通過拉伸改變第二雙周期複合FBG2的波長與第一雙周期複合FBGl形成光反饋，當施加0.2N的拉力時，雷射器以1547.52nm的單波長運轉，如圖4所示；當施加0.6N的拉力時，雷射器以1547.52nm和1548.40nm的雙波長運轉，如圖5所示；當施加0.99N的拉力時，雷射器以1548.40nm的單波長運轉，如圖6所示。
【權利要求】
1.一種單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是它包括:泵浦雷射器、波分復用器、第一雙周期複合FBG、有源光纖、第二雙周期複合FBG、光隔離器和波長調諧裝置，其特徵是波分復用器泵浦埠與泵浦雷射器相連接，波分復用器的公共埠與第一雙周期複合FBG連接，波分復用器信號埠與光隔離器連接，第一雙周期複合FBG的另一端和第二雙周期複合FBG的一端通過有源光纖連接在一起，第二雙周期複合FBG粘貼在波長調諧裝置上，雷射從光隔離器另一埠輸出；波長調諧裝置對第二雙周期複合FBG波長進行調諧，改變雷射諧振腔中的反饋波長，從而實現雷射器單雙波長的切換。
2.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述有源光纖為稀土離子摻雜光纖。
3.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述泵浦雷射器為波長與所述有源光纖吸收譜匹配的半導體雷射器，帶有尾纖輸出。
4.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述波分復用器為三埠光纖波分復用器，其工作波長分別對應所述有源光纖的吸收譜及發射譜範圍。
5.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述第一雙周期複合FBG為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵，光柵波長均在所述有源光纖的發射譜範圍內。
6.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述第二雙周期複合FBG為兩次曝光產生的具有兩個反射波長的光纖光柵，兩反射波長間隔與第一雙周期複合FBG相同，但其長波長小於或等於第一雙周期複合FBG的短波長。
7.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述光隔離器為光纖隔離器，具有與雷射波長匹配的工作波長。
8.根據權利要求1所述的單雙波長可切換的光纖雷射器，其特徵是所述波長調諧裝置包括一維位移臺或半導體溫度控制器。
【文檔編號】H01S3/067GK204103234SQ201420467758
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】宋志強, 祁海峰, 翟瑞佔, 王昌 申請人:山東省科學院雷射研究所