[发明专利]一种超窄线宽低噪声高功率单频光纤激光器

权利要求书

1.一种超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于包括单模半导体激光泵浦源（1）、保偏波分复用器（2）、耦合输出保偏光纤光栅（3）、高反射保偏光纤光栅（4）、波片、高增益光纤（6）、低反射窄线宽光纤光栅（7）、二色镜（8）、热沉（9）、密封气室（10）和光纤夹具（11）和保偏光纤隔离器（12），所述单模半导体激光泵浦源（1）与保偏波分复用器（2）的泵浦输入端连接，保偏波分复用器（2）的公共端与耦合输出保偏光纤光栅（3）连接，所述耦合输出保偏光纤光栅（3）和高反射保偏光纤光栅（4）都刻写在同一条保偏光纤上或分别刻写在两条保偏光纤上且连接时快慢轴方向一致，高反射保偏光纤光栅（4）经由波片（5）与高增益光纤（6）连接，高增益光纤（6）再与低反射窄线宽光纤光栅（7）、二色镜（8）顺次连接，其中，耦合输出保偏光纤光栅（3）、高反射保偏光纤光栅（4）、波片（5）、高增益光纤（6）、低反射窄线宽光纤光栅（7）和二色镜（8）共同组成单频激光谐振腔（13），并固定封装在自动温度控制的热沉（9）中，同时在热沉（9）上用一密闭气室（10）封装整个单频激光谐振腔（13），整个单频激光谐振腔（13）的尾纤由一光纤夹具（11）固定在一密闭气室（10）的前端壳面，单频激光谐振腔（13）产生的单频激光经由保偏波分复用器（2）的信号端耦合输出，再经由一保偏光纤隔离器（12）输出；所述高增益光纤（6）的纤芯掺杂高浓度的发光离子，所述发光离子为镧系离子、过渡金属离子中一种或多种的组合体,所述发光离子掺杂浓度大于1×10¹⁹ions/cm³且在其纤芯中是均匀掺杂。

2.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述高增益光纤（6）是普通的稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤或保偏的稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤。

3.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述所述高增益光纤（6）为稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤，其纤芯成分为磷酸盐玻璃，组成为70P₂O₅-8Al₂O₃-15BaO-4La₂O₃-3Nd₂O₃；高增益光纤（6）的单位长度增益大于1 dB/cm，光纤长度为0.5～5cm。

4.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述波片是四分之一波片或四分之三波片。

5.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于所述高增益光纤纤芯直径为3～10μm，包层直径为60～800μm。

6.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述高反射保偏光纤光栅（4）的快轴或慢轴与波片（5）的轴线成45^o夹角。

7.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述耦合输出保偏光纤光栅（3）的快轴或慢轴中心反射波长是与高反射保偏光纤光栅（4）的慢轴或快轴中心反射波长匹配的，即耦合输出保偏光纤光栅（3）的快轴中心反射波长反射谱位于高反射保偏光纤光栅（4）的慢轴中心反射波长反射谱内，或耦合输出保偏光纤光栅（3）的慢轴中心反射波长反射谱位于高反射保偏光纤光栅（4）的快轴中心反射波长反射谱内。

8.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述耦合输出保偏光纤光栅（3）的慢轴或快轴中心反射波长为激光输出波长，3dB 反射谱宽小于0.15 nm，中心波长反射率为10～90%；所述高反射保偏光纤光栅（4）的快轴或慢轴中心反射波长为激光输出波长，3dB 反射谱宽大于0.15 nm，中心波长反射率大于90%；所述低反射窄线宽光纤光栅（7）的中心反射波长为激光输出波长，3dB 反射谱宽小于0.15 nm，中心波长反射率为10～50%。

9.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述二色镜（8）为直接在低反射窄线宽光纤光栅（7）研磨抛光后的一侧端面镀上薄膜形成，所述薄膜对激光信号波长反射率大于95%，对泵浦波长透射率大于90%。

10.根据权利要求1所述的超窄线宽低噪声高功率的单频光纤激光器，其特征在于：所述镧系离子为Er³⁺, Yb³⁺, Tm³⁺,Gd³⁺,Tb³⁺,Dy³⁺,Ho³⁺或 Lu³⁺；所述过渡金属离子为Cu²⁺,Co²⁺,Cr³⁺,Fe²⁺或Mn²⁺。