單縱模單偏振相移分布反饋光纖雷射器及其製作方法

2023-05-07 07:21:21

專利名稱：單縱模單偏振相移分布反饋光纖雷射器及其製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖相移分布反饋雷射器，特別是一種通過應力控制的高穩定的單縱模單偏振光纖相移分布反饋雷射器及其製作方法。
背景技術：
在光纖雷射器領域，光纖相移分布反饋雷射器由於線寬窄，單縱模特性好、受溫度的影響小、容易得到高輸出功率，低噪音，KHz的窄線寬以及與光纖兼容等特點，在許多領域比半導體分布反饋雷射器有更大的優越性。
光纖相移分布反饋雷射器的製作是用紫外光在摻雜光纖上刻寫相移光纖光柵來完成的。目前，常用的刻寫光纖光柵的紫外光為193nm和248nm兩種波長的準分子雷射器，但是，在製作過程中，發現，光纖相移分布反饋雷射器的單偏振問題很難控制。雖然採用248nm的偏振光來直接刻寫光纖光柵，可引起光致雙折射現象，從而可得到單偏振輸出的相移分布反饋光纖雷射器。但是，並非所有的光纖都對248nm有良好的光敏性，比如，光纖中同時摻磷光纖對於248nm的紫外光的光敏性就很差，而只對193nm的紫外光具有很好的光敏性。另外，要做到同樣高的反射率的光纖光柵，用波長為248nm準分子雷射器比用波長為193nm的準分子雷射器，需要更高的脈衝能量或者更長時間的曝光。這樣，會大大減小製作光纖光柵的相位板的壽命。但是，193nm的波長很難找到合適的鍍膜材料來得到高偏振度和高透射率的起偏器，因此直接採用193nm的準分子雷射器製作光纖相移分布反饋雷射器，很難得到單偏振輸出。
現在已有的解決光纖相移分布反饋雷射器的單偏振問題，有對光纖相移分布反饋雷射器進行一定的扭曲或者採用自注入鎖定的辦法來得到雷射器的單偏振輸出，但是在實際操作中，我們發現這些方法操作非常困難，而且難以保持長期穩定，對於工程應用來講，是不實用的。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於克服上述現有技術的不足，提供一種單偏振單縱模的光纖相移分布反饋雷射器及其製備方法。所製備的光纖相移分布反饋雷射器的輸出雷射應具有單偏振、單縱模和高穩定性的特點。
本發明的技術解決方案如下一種單縱模單偏振相移分布反饋雷射器，其結構是一個波分復用器，其一埠連接泵浦雷射器的尾纖，該波分復用器的合波埠與帶有相移光纖光柵的摻鐿光纖的一端相連，該摻鐿光纖的另一埠接第一光纖隔離器，所述的波分復用器的反向輸出埠接第二光纖隔離器，所述的相移光纖光柵放在一個鋁板上，該鋁板置於溫度控制器之上，該相移光纖光柵的相移區上有一施加壓力的控制機構。
所述的施加壓力的控制機構是在所述的相移光纖光柵的相移區上放置一塊橡皮再覆蓋一鋁片，在鋁片的左右兩側各設一個孔，利用螺絲穿入所述的孔將所述的相移光纖光柵與鋁板固定並施壓。
所述的光纖是摻鐿光纖或摻鉺增益光纖。
所述的泵浦雷射器是雷射波長為980nm的半導體雷射器。
所述的單縱模單偏振相移分布反饋雷射器的製作方法，首先利用遮擋法製作相移分布反饋雷射器，然後通過對相移區施加應力得到單偏振單縱模光纖相移分布反饋雷射器，具體包括以下步驟①取一摻鐿光纖或摻鉺增益光纖，先採用遮擋法利用193nm準分子雷射製作相移光纖光柵；②將具有相移光纖光柵的光纖的正向輸出端接第二隔離器，該光纖的反向輸出端經波分復用器、第一隔離器、F-P幹涉儀接監控器(9)；所述的波分復用器的輸入端接一所述的泵浦雷射器；③將所述的相移光纖光柵放置在鋁板上，在該相移光纖光柵的相移區上放置一塊橡皮再覆蓋一鋁片，在鋁片的左右兩側各設一個孔，利用螺絲穿入所述的孔將所述的相移光纖光柵與鋁板固定，該鋁板置於一溫控器上；④開啟泵浦雷射器，觀測監視器上的幹涉環，然後旋調螺絲對相移光纖光柵的相移區施加應力，當幹涉環只有一套環時為止，這時雷射器的輸出為單縱模單偏振雷射輸出。
所述的遮擋法，即在製作光纖光柵時，遮擋住照射光纖光柵的波長在193nm的紫外光的一部分，使在整個一段光纖受到紫外曝光的同時，有一小部分光纖並未受到紫外光致折射率調製。
所述的對相移區施加應力，即在光纖相移分布反饋雷射器的相移區部分施加應力。具體做法是在將採用遮擋法製作的相移光纖光柵放置在一塊鋁板上，鋁板放在溫控器上，用來保證光纖分布反饋雷射器工作在恆溫下。然後在光纖光柵的相移區放置一塊橡皮，放置橡皮的目的是防止金屬直接壓在光纖上而使光纖容易斷裂。然後在像皮上再放置一塊金屬片，在金屬片上開兩個孔，然後通過螺釘將金屬片固定在放置光纖光柵的鋁板上。這樣，金屬片就通過橡皮對光纖光柵的相移區產生了一個應力，然後通過旋緊螺釘的程度，來控制對光纖光柵的相移區的應力的大小。
本發明的技術效果1、實驗結果表明，採用應力，可使相移分布反饋雷射器得到穩定的單縱模單偏振輸出。穩定性，雷射器的輸出經過聲光斬波器後，在20分鐘內峰峰起伏rms值可達到0.8％，偏振度可達到27dB。
2、實驗操作簡單方便，而且可以通過拉伸光纖光柵或者調諧溫度來對光纖雷射器的輸出波長進行調諧。


圖1是本發明的結構簡2是對光纖光柵施加應力部分及放置在溫控部分的示意圖。
圖3是利用本發明製作的摻Yb光纖分布反饋雷射器的輸出通過固定F-P幹涉儀，在監視器上得到的單縱模幹涉圖。
圖中1-泵浦雷射器2-波分復用器3-摻鐿光纖4-鋁片5-像皮6-相移光纖光柵7-第二光纖隔離器8-F-P幹涉儀9-監視器10-鋁板11-溫度控制器12-鋁片13-螺釘14-第一光纖隔離器具體實施方式
先請參閱圖1，圖1是本發明單偏振單縱模相移分布反饋雷射器的裝置簡圖。本發明單偏振單縱模相移分布反饋雷射器的製作方法，其特徵在於具體包括以下步驟1、先利用遮擋法在一段摻Yb光纖3上製作相移光纖光柵6；2、將製作好的相移光纖光柵6放置到120℃的烤箱中進行退火；3、將退火後的相移光纖光柵6放置在一塊鋁板10上；4、相移光纖光柵6及鋁板10放置在溫控11上面；5、在光纖光柵的相移區上面放置一塊橡皮5，橡皮5的上方放置一塊鋁片12，在鋁片12的左右分別打兩個孔，然後用螺釘13將鋁片12和鋁板10相連。光纖光柵的相移區通過橡皮5被鋁片12壓住；6、用泵浦雷射器1通過波分復用器2泵浦光纖3及製作在光纖3上的相移光纖光柵6；
7、光纖3的正向輸出端和波分復用器2的反向輸出端接第二光纖隔離器7。
8、在波分復用器2的反向輸出端通過第二光纖隔離器7，經固定F-P幹涉儀8，通過監視器9觀測雷射模式的運行狀況；9、上緊金屬片12上的螺釘13來對相移光纖光柵6的相移區施加應力，在上緊螺釘13的同時，通過固定F-P幹涉儀8及監視器9監視雷射器的輸出模式情況，當只有一套幹涉環時，此時停止旋轉螺釘13。這時雷射器的雷射輸出為單縱模單偏振。
泵浦光的輸出功率為100mW。我們採用空間光功率計測試了該光纖雷射器的功率輸出特性，當泵浦功率為100mW時，雷射器的輸出功率為8.3mW，當雷射器的泵浦功率為254mW時，雷射器的輸出功率為37.1mW。
用格蘭稜鏡測試雷射器的偏振特性，雷射器的偏振度為27dB。
權利要求
1.一種單縱模單偏振相移分布反饋雷射器，特徵在於其結構是一個波分復用器(2)，其一埠連接泵浦雷射器(1)的尾纖，該波分復用器(2)的合波埠與帶有摻雜相移光纖光柵(6)的摻鐿光纖(3)的一端相連，該摻鐿光纖(3)的另一埠接第一光纖隔離器(14)，所述的波分復用器(2)的反向輸出埠接第二光纖隔離器，所述的摻雜相移光纖光柵(6)放在一個鋁板(10)上，該鋁板(10)置於溫度控制器(11)之上，該相移光纖光柵(6)的相移區上有一施加壓力的控制機構。
2.根據權利要求1所述的單縱模單偏振相移分布反饋雷射器，其特徵在於所述的施加壓力的控制機構是在所述的相移光纖光柵(6)的相移區上放置一塊橡皮(5)再覆蓋一鋁片(12)，在鋁片(12)的左右兩側各設一個孔，利用螺絲(13)穿入所述的孔將所述的相移光纖光柵(6)與鋁板(10)固定並施壓。
3.根據權利要求書1所述的單縱模單偏振相移分布反饋雷射器，其特徵在於所述的光纖(3)是摻鐿光纖或摻鉺增益光纖。
4.根據權利要求書1所述的單縱模單偏振相移分布反饋雷射器，其特徵在於所述的泵浦雷射器(1)是雷射波長為980nm的半導體雷射器。
5.權利要求1所述的單縱模單偏振相移分布反饋雷射器的製作方法，其特徵在於包括以下步驟①取一光纖(3)，先採用遮擋法利用193nm準分子雷射製作相移光纖光柵(6)；②將具有相移光纖光柵(6)的光纖(3)的正向輸出端接第二光纖隔離器(14)，該光纖(3)的反向輸出端經波分復用器(2)、第一光纖隔離器(7)、F-P幹涉儀(8)接監控器(9)，所述的波分復用器(2)的輸入端接一泵浦雷射器(1)；③將所述的相移光纖光柵(6)放置在鋁板(10)上，在該相移光纖光柵(6)的相移區上放置一塊橡皮(5)再覆蓋一鋁片(12)，在鋁片(12)的左右兩側各設一個孔，利用螺絲(13)穿入所述的孔將所述的相移光纖光柵(6)與鋁板(10)固定，該鋁板(10)置於一溫控器(11)上④開啟泵浦雷射器(1)，觀測監視器(9)上的幹涉環，然後旋調螺絲(13)對相移光纖光柵(6)的相移區施加應力，當幹涉環只有一套環時為止，這時雷射器的輸出為單縱模單偏振雷射輸出。
全文摘要
一種單偏振單縱模的光纖相移分布反饋雷射器及其製備方法，該雷射器的結構是一個波分復用器，其一埠連接泵浦雷射器的尾纖，該波分復用器的合波埠與帶有相移光纖光柵的摻鐿光纖的一端相連，該摻鐿光纖的另一埠接第一光纖隔離器，所述的波分復用器的反向輸出埠接第二光纖隔離器，所述的相移光纖光柵放在一個鋁板上，該鋁板置於溫度控制器之上，該相移光纖光柵的相移區上有一施加壓力的控制機構。其製備方法具有操作簡單，實用，而且同時可以通過拉伸光纖光柵或者調節溫度來調諧雷射器的輸出波長。所製備的光纖相移分布反饋雷射器的輸出雷射具有單偏振、單縱模和高穩定性的特點。
文檔編號H01S3/098GK1822450SQ20061002482
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者範薇 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所