[发明专利]融锥型长周期光纤光栅、制备装置、制备方法以及激光系统

说明书

本发明提出了一种融锥型长周期光纤光栅、制备装置、制备方法以及激光系统。融锥型长周期光纤光栅，包括光纤，所述光纤上设有一个以上的锥区，各锥区之间的间距相等，该间距即为融锥型长周期光纤光栅的周期，所述锥区通过熔融拉锥而成。本发明利用周期性熔融拉锥的方法制备长周期光纤光栅，能够突破光纤直径的限制，能在任何尺寸的光纤上实现长周期光纤光栅的制备，并且插入损耗小、周期设置灵活可控、带宽较大。将融锥型长周期光纤光栅设置到光纤激光器系统中，能大幅度提高光纤激光器中的受激拉曼散射，使长周期光纤光栅在光纤激光器中的应用更加广泛。

技术领域

本发明涉及光纤光栅的刻写以及应用技术领域，具体涉及一种融锥型长周期光纤光栅、制备装置、制备方法以及激光系统。

背景技术

长周期光纤光栅可以实现纤芯模式和同向传输纤芯模式和包层模式之间的耦合，属于一种性能优良的透射型带阻滤波器。因其具有体积小、插入损耗小、无后向反射、制备成本低廉、耐腐蚀、能埋入材料等优点，因此这种器件在光纤通信，传感等等领域具有重要的价值和广泛的应用前景。近几年长周期光纤光栅已经被证实能作为滤波器在光纤激光器中发挥重要的作用。

光纤激光器中一个很重要的限制因素就受激拉曼散射，由于受激拉曼散射的存在会限制输出功率的提升甚至会导致种子光损坏，因此学者们提出了多种抑制光纤受激拉曼的方法。例如：拉曼兼容法、“W”型增益光纤抑制法、优化低反光栅法、增大模场面积法、啁啾倾斜光栅滤除法等。长周期光纤光栅是最近兴起的一种方法，其优势在于制备成本低、制备周期短、重复性高、抑制效果显著、温升系数低等优势。制备长周期光纤光栅的常用方法有：二氧化碳激光逐点曝光法、紫外振幅掩模版法、飞秒激光逐点刻写法等等。但是对于大功率光纤激光器来说，常用的光纤尺寸较大，例如20/400，30/600双包层光纤等等，而常见的制备方法例如二氧化碳激光逐点刻写和紫外振幅模板曝光都难以在这种直径的光纤上直接制备长周期光纤光栅。飞秒激光能直接将光作用在纤芯形成烧蚀，但是这种方法制备的长周期光纤光栅在光纤激光器中温升系数较高，且带宽较小，对拉曼散射光的滤除较为不彻底。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种融锥型长周期光纤光栅、制备装置、制备方法以及激光系统。本发明利用周期性熔融拉锥的方法制备长周期光纤光栅，能够突破光纤直径的限制，能在任何尺寸的光纤上实现长周期光纤光栅的制备，并且插入损耗小、周期设置灵活可控、带宽较大，对于高功率光纤激光器的发展具有重要的意义。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

本发明提供一种融锥型长周期光纤光栅，包括光纤，所述光纤上设有一个以上的锥区，各锥区之间的间距相等，该间距即为融锥型长周期光纤光栅的周期，所述锥区通过熔融拉锥而成。进一步地，所述光纤为大模场双包层光纤。

本发明提供一种上述融锥型长周期光纤光栅的制备装置，包括光纤夹具、光纤加热元件、三维调节架和电动位移平台，所述光纤夹具设有两个，分别为左光纤夹具和右光纤夹具；所述三维调节架有两个，分别为左三维调节架和右三维调节架；所述电动位移平台能够在驱动电机的驱动下水平位移，电动位移平台有三个，分别为左电动位移平台、中间电动位移平台和右电动位移平台；所述左电动位移平台和右电动位移平台上分别设置有左三维调节架和右三维调节架，左三维调节架和右三维调节架上分别设置有左光纤夹具和右光纤夹具，光纤的两端分别通过左光纤夹具和右光纤夹具夹持且保持两光纤夹具间的光纤水平，所述中间电动位移平台上设置有光纤加热元件，光纤加热元件用于对两光纤夹具间的光纤进行加热。

进一步地，本发明所述左电动位移平台、中间电动位移平台或/和右电动位移平台安装在同一水平导轨上。或者，所述左电动位移平台、中间电动位移平台或/和右电动位移平台安装在不同的相互平行到的水平导轨上。

进一步地，还包括计算机，所述左电动位移平台、中间电动位移平台和右电动位移平台的驱动电机均由计算机控制，通过计算机控制各电动位移平台的启停、水平移动速度和移动距离；所述光纤加热元件由计算机控制，通过计算机控制光纤加热元件的开关、热区温度大小。