[发明专利]一种超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器

说明书

本发明公开了一种超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器,波分复用器、掺铒光纤放大器、2×2光纤耦合器、第一光隔离器、Y型光纤耦合器依次连接构成环形的主谐振腔，可调谐F‑P滤波器、半导体饱和吸收体、2×2光纤耦合器、第二光隔离器依次连接构成环形的短谐振腔。本发明结构合理，以线形腔、环形腔和复合腔光纤激光器为基础，通过改变施加在可调谐F‑P滤波器上电压信号的大小、频率以及波形，调节内置的压电陶瓷腔长的变化状态，对光纤激光进行线宽深压缩及波长精密调谐，获得超窄线宽与波长可调的功能；本发明具有结构简单，防电磁干扰，波长线宽超窄，成本较低等突出优点。

技术领域

本发明涉及激光发射器技术领域，具体指一种超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器。

背景技术

目前，光纤激光器的一个重要发展热点方向就是超窄线宽光纤激光器。已有的研究表明，单纵模超窄线宽光纤激光器主要有线形腔和环形腔两种结构。在较短的增益光纤上刻写光纤光栅可制作自由谱宽较宽的分布式反馈光栅(DFB)和分布式布拉格反射器(DBR)线形短腔光纤激光器，通过设计增益光纤的增益、光栅的反射率以及腔长等参数可使激光器实现单纵模运转，输出激光的线宽可以达到10KHz以下，通过压电陶瓷(PZT)挤压还能改变腔长，实现激光器的波长调谐。环形腔光纤激光器实现单纵模运转的结构稍微复杂，通过一定的线宽压缩与频率稳定机制，可实现激光器的单纵模输出，激光器输出激光的线宽可以小于1KHz。

超窄线宽光纤激光器，其特征是输出激光具有极窄的线宽，最窄可达到10^-8nm，激光以腔内振动单一纵模的形式输出，目前，获得线宽小于千赫兹的激光信号的主要手段之一是外腔压缩。其实现方式是利用具有极高稳定性和超窄通带的参考腔对激光源进行滤波，最后获得线宽达到赫兹甚至毫赫兹量级的激光信号。

外腔压缩法的优势在于可以获得线宽极窄、稳定性高的激光信号，但是其缺点也同样明显，其关键器件——高精细度参考腔往往体积巨大，而且需要一整套热稳定和隔震机构以保证其稳定性，无法满足通信、高精度传感等应用的需求。环形腔结构的光纤激光器可以获得激光线宽小于千赫兹的输出，基于非线性效应(如受激布里渊散射、后向瑞利散射等)的激光器也可以获得线宽为百赫兹量级的激光输出，其谐振腔往往长达数米到数百米不等，非常容易受到外界环境的干扰，而且无法集成，也很难大规模应用。

因此，现有技术还有有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器,包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤放大器、2×2光纤耦合器、第一光隔离器、Y型光纤耦合器、可调谐F-P滤波器、第二光隔离器和半导体饱和吸收体；所述波分复用器、掺铒光纤放大器、2×2光纤耦合器、第一光隔离器、Y型光纤耦合器依次连接构成环形的主谐振腔，其中的掺铒光纤放大器和第一光隔离器分别与2×2光纤耦合器的第二端子、第四端子连接，泵浦光源与波分复用器连接，Y型光纤耦合器的其中一端引出并作为激光输出端；所述可调谐F-P滤波器、半导体饱和吸收体、光纤耦合器、第二光隔离器依次连接构成环形的短谐振腔，其中的半导体饱和吸收体和第二光隔离器分别与2×2光纤耦合器的第一端子、第三端子连接。

根据以上方案，所述主谐振腔和短谐振腔构成超窄线宽波长可调的复合腔光纤激光器，其中的可调谐F-P滤波器为复合腔光纤激光器的选频器件。

根据以上方案，所述复合腔光纤激光器的自由光谱范围与短谐振腔的自由光谱范围近似，进而控制短谐振腔的腔长可实现纵模间隔的加大。

根据以上方案，所述可调谐F-P滤波器为高性能的铅基压电陶瓷滤波器。

根据以上方案，所述半导体饱和吸收体采用碳纳米管制备。