[发明专利]基于相移取样光栅的双波长光纤激光器

说明书

技术领域

 本发明属于光纤光栅和光纤激光器领域，具体涉及相移取样光栅的双波长光纤激光器。

背景技术

近些年，随着光纤通信技术以及光纤激光器的进一步发展，除了高功率光纤激光器是国际研究一大热点，对于双波长光纤激光器的研究也越来越引人注目，顾名思义，双波长光纤激光器即全光器件构成的以光纤为主要传输媒介的输出波长通道数量为两通道的激光器，因其在光传感、波分复用、微波和毫米波的产生、光谱测量等领域显示出的优越性能，受到广泛的关注。目前应用相移光栅或取样光栅构成的双波长激光器，其优点是波长间隔稳定，结构紧凑，便于携带等。本发明中利用的是相移取样光栅，其相比于相移光栅和取样光栅结构，能实现更加窄带的滤波，更加有利于激光模式的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种产生双波长光纤激光器的装置和实现方法。

该激光器将相移取样光栅刻写在掺杂光纤上，利用掺杂光纤作为激光器的激励物质，利用相移取样光栅构成光纤激光器的谐振腔，进行双峰滤波及模式选择，最后得到双波长激光输出。

本发明提供的基于相移取样光栅的双波长光纤激光器（见图1），包括泵浦源（1）、隔离器（2）、相移取样光栅构成的激光器谐振腔（3），泵浦源的输出端与隔离器的输入端口(2-1)相连接；隔离器的输出端口（2-2）与相移取样光栅构成的激光器谐振腔（3）的一端相连接，相移取样光栅构成的激光器谐振腔（3）的另一端为该激光器的输出端。

所述的相移取样光栅是在一个取样光栅上插入相移P构成，该取样光栅由一个长度为L₁的均匀光纤光栅和一个长度为L₂的无光栅光纤交替分布构成，其中L₂无光栅光纤的等效相移为π，上述的相移P位于取样光栅的栅区内，且插入位置使左右栅区长度相等分别为0.5L₁，其具体结构为：…L₁ L₂ L₁ L₂0.5 L₁P 0.5L₁ L₂ L₁ L₂ L₁…，见图2。

所述的相移取样光栅中，无光栅光纤等效π相移指相移量为π的奇数倍，其相移量由公式4πn_effL₂/λ决定，n_eff是有效折射率，L₂是无光栅光纤的长度，λ是激光器中振荡波长。

以上所述的基于相移取样光栅的双波长光纤激光器的实现方法，包括以下步骤：

（1）将相移取样光栅刻写在高浓度掺杂光纤上，作为谐振腔接入到激光器的结构中，泵浦源输出的泵浦光经过隔离器后输入到由相移取样光栅构成的激光器谐振腔结构中，隔离器的作用是保护泵浦源不受激光器谐振腔中输出的激光的影响。

（2）掺杂光纤作为增益介质，在泵浦源输出的泵浦光作用下实现粒子数反转，掺杂光纤上的相移取样光栅的主要作用是双峰滤波及激光模式选择，它能够对激光器谐振腔内存在的光波进行选频，从而得到双波长激光的输出。

（3）当激光器谐振腔内的增益大于损耗时，激光器起振；当泵浦光大于激光器阈值时，输出双波长激光。

上述步骤（1）和（2）中所说的相移取样光栅所插入相移P的位置不变，改变插入相移P的大小时，会影响相移取样光栅中透射峰的位置，进而影响输出的双波长激光器的输出波长。当插入的相移量为 π 时，透射峰位于反射带宽的中央，当相移量减小时，透射峰会向短波长方向移动；当相移量增大时，透射峰会向长波长方向移动。激光器输出的波长会随着相移P的大小而变化，但波长间隔不变。

上述步骤（1）和（2）中所说的相移取样光栅所插入相移P的大小不变，改变插入相移P的位置，会影响相移取样光栅的透射峰透射率大小，进而影响输出的双波长激光器的阈值。当相移P位置位于光栅中点时，相移取样光栅的透射率最大，激光器的阈值最低，当相移P位置偏离光栅中点变化较小时，透射率变化较小，激光器的阈值较低，当相移P位置偏离光栅中点变化较大时，其透射率会严重损耗，激光器的阈值较大。

上述步骤（2）中所说的相移取样光栅的双峰滤波特性及激光模式选择实现过程为：等效相移为π的多周期取样光栅具有两个反射率较高的反射窗口，在该取样光栅上再插入相移，可在原有的双波长反射谱内，打开窄带的透射窗口，实现更加窄带的双波长滤波，更加有利于激光模式的选择。

本发明的原理：