[发明专利]基于闪耀光纤光栅的光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信领域。

背景技术

随着光通信系统的不断发展与完善，各类光器件的性能不断提升，尤其是信号的产生器---激光器，发展迅速，最引人注目的一种类型就是光纤激光器。光纤激光器以掺稀土离子的有源光纤为基质材料，以反射器件构成的谐振腔作选频设备，通过将所选择的波长在有源光纤内不断增益使其远大于其它波长的激光信号，超过阀值时从光纤一端的反射器件输出形成激光。一般的光纤激光器的谐振腔以反射镜或光纤光栅构成，相比反射镜，光纤光栅的优点是直接集成在光纤上，整个系统更稳定，更紧凑，反射的效率也更高，损耗更低，从而可以大大降低整个激光器系统的输出阀值，有利于提高能量转换效率。

目前基于光纤光栅的光纤激光器大致分为线性腔结构和环形腔结构，线性腔结构的光纤激光器由两个中心波长一致的光纤光栅构成选频谐振腔，腔内的有源光纤作为增益介质，整个激光器的结构简单，但是仅依赖两个端面的光纤光栅难以获得宽带激光的输出，原因在于较长的腔长使得相邻纵模间隔很小，在光纤光栅带宽范围内的纵模数量很多，无法实现窄带激光的输出。

环形腔的光纤激光器虽然只用到一个光栅，稳定性相比线性腔要好，但是需要用到价格昂贵的环形器，这使得环形腔光纤激光器的成本很难降得下来。由于激光器的稳定性是衡量其性能的重要指标之一，因此如何在增加其稳定性的同时保持甚至降低其制作成本成为当前光纤激光器制作所面临的一个问题。

同时如何获得更窄带宽的激光成为激光器研究的一个重点，中国专利申请201110453893.1、201220006996.3中的熔锥型光纤激光器能够实现超一致光纤光栅的制作以及在类似环形腔的结构中以线性腔的的形式工作，通过精确控制熔锥区以及光栅的长度，可以有效实现激光信号的激振，但这个过程中加工难度较大，激光器的效率低，仅依赖光栅的选频对激光信号带宽的进一步压窄有限制，需要增加其它辅助设备进行窄带宽的选择。

综上所述，目前的光纤激光器需要解决的问题有：稳定性差，成本高，窄带宽的控制手段复杂。

发肯内容

本发明所要解决的技术问题是：光纤激光器的稳定性差，成本高，窄带宽的控制手段复杂。

本发明的技术方案为：

基于闪耀光纤光栅的光纤激光器，该激光器包括有源光纤，第一和第二光敏光纤，分别刻写在第一和第二光敏光纤上的第一和第二闪耀光纤光栅，波分复用器和泵浦源。

第一、第二光敏光纤同处于同一平面内平行放置，边沿的最近距离为h；第一和第二闪耀光纤光栅的成栅面互相平行，与第一、第二光敏光纤成θ角度，与第一和第二光敏光纤所处的平面垂直；第一闪耀光纤光栅与第二闪耀光纤光栅沿第一光敏光纤方向的最近处距离为L。

波分复用器的第一端口为泵浦波长端口，波分复用器的第二端口为信号波长端口，波分复用器的第三端口为混合有泵浦波长和信号波长的端口。

各部分的连接方式为：有源光纤的一端接波分复用器的第三端口，有源光纤的另一端接第一光敏光纤的一端，第二光敏光纤的一端接波分复用器的第二端口，波分复用器的第一端口接泵浦源，激光从第一、第二光敏光纤的另一端输出。

所述的有源光纤所掺杂的稀土离子包括铒离子、镱离子、铥离子、钬离子、钕离子。

所述的h满足：0≤h≤10cm。

所述的θ满足：45°＜θ＜90°。

所述的L满足：L≥h/(-tan 2θ)。

所述的第一、第二光敏光纤对紫外光有光敏性，均置于空气、水、折射率小于等于光纤包层折射率的折射率匹配液或石英晶体中。

所述的第一和第二闪耀光纤光栅为Bragg闪耀光纤光栅。

该激光器包括有源光纤1，第一和第二光敏光纤21、22，刻写在第一光敏光纤21上的第一闪耀光纤光栅31，波分复用器和泵浦源5。

第一、第二光敏光纤21、22同处于同一平面内平行放置，边沿的最近距离为h；第一闪耀光纤光栅31的成栅面与第一光敏光纤21成θ角度，与第一和第二光敏光纤21、22所处的平面垂直。

各部分的连接方式为：有源光纤1的一端接波分复用器的第三端口43，有源光纤1的另一端接第一光敏光纤21的一端，第二光敏光纤22的一端接波分复用器的第二端口42，波分复用器的第一端口41接泵浦源5，激光从第一光敏光纤21的另一端输出。

所述的h满足：0≤h≤10cm。

所述的θ满足：0°＜θ＜45°。

所述的第一闪耀光纤光栅31为Bragg闪耀光纤光栅或长周期闪耀光纤光栅。