[发明专利]一种混周期多相移位长周期光纤光栅及其制备方法

权利要求书

1.一种混周期多相移位长周期光纤光栅，其特征在于：在光纤上取中段剥除涂覆层（3）作为加工段，在加工段的纤芯（1）上刻蚀若干个不同周期数的长周期光纤光栅（4），两个相邻的长周期光纤光栅（4）之间的相移（5）均相等，该加工段的包层（2）设有刻蚀域（6），所述刻蚀域（6）位于两个周期数不同的相邻长周期光纤光栅（4）之间，以及加工段的两端；

所述混周期多相移位长周期光纤光栅的透射谱具有一个窄通带和两个宽阻带，两个宽阻带对称分布在窄通带的两侧，窄通带的中心波长对应信号激光的中心波长，宽阻带的范围对应光纤激光器中受激布里渊散射、四波混频、自相位调制引起的光谱展宽，窄通带的范围小于宽阻带的范围；混周期多相移位长周期光纤光栅能将受激布里渊散射、四波混频、自相位调制引起的主瓣附近的寄生激光从光纤的纤芯模耦合至光纤包层，进而使在纤芯中继续向前传输的激光中只包含信号激光，最终达到优化输出光谱线宽的效果。

2.根据权利要求1所述混周期多相移位长周期光纤光栅，其特征在于：所述刻蚀域（6）的长度等于相移（5），深度小于包层（2）厚度，刻蚀域（6）能够将在光纤上刻写的相邻两段长周期光纤光栅（4）的包层与空气界面的全反射特性破坏，将耦合至包层（2）的展宽激光从包层中剥离，切断了激光在包层中传输一段距离后重新耦合进入纤芯的路径，进而消除了混周期多相移位长周期光纤光栅产生的频谱干涉现象。

3.根据权利要求2所述混周期多相移位长周期光纤光栅，其特征在于：自光纤的一端向另一端，连续的两个长周期光纤光栅（4）为一组，同一组的两个长周期光纤光栅（4）周期数相等，相邻两组周期数递增。

4.根据权利要求3所述混周期多相移位长周期光纤光栅，其特征在于：设第一组长周期光纤光栅（4）周期数最小，为N₁，与其相邻的第二组长周期光纤光栅（4）周期数为N₂，0.55N₂≤N₁≤0.65N₂，第一组长周期光纤光栅（4）的周期数决定了混周期多相移位长周期光纤光栅的宽谱范围，最后一组长周期光纤光栅（5）的周期数决定了混周期多相移位长周期光纤光栅的窄谱范围。

5.一种基于权利要求1~4中任意一项所述混周期多相移位长周期光纤光栅的制备方法，其特征在于，利用飞秒激光器与聚焦透镜组（8）的结合进行逐点刻写长周期光纤光栅（4），利用飞秒激光器与柱透镜组的结合来生成刻蚀域（6），步骤如下：

步骤1、打开飞秒激光器预热，设置飞秒激光器的平均输出功率；

步骤2、在光纤上取中段剥除涂覆层（3）作为加工段，并进行清洁处理，再将该光纤固定在飞秒激光直写光刻系统的光纤支架上；

步骤3、将柱面镜组（7）移至飞秒激光直写光刻系统光路中；

步骤4、打开光快门，刻写一段刻蚀域（6），关闭光快门；

步骤5、移除柱面镜组（7），并将聚焦透镜组（8）移至光路中；

步骤6、打开光快门，刻写一段长周期光纤光栅（4），关闭光快门；

步骤7、重复步骤3到步骤6至最后一个长周期光纤光栅刻写完毕，刻写完毕后重复步骤3到步骤4；

步骤8、取出刻写完毕的混周期多相移位长周期光纤光栅。

6.一种混周期多相移位长周期光纤光栅在高功率光纤激光器中的应用，其特征在于：

当所述混周期多相移位长周期光纤光栅放置在种子源与第一预放大级之间时，能够滤除受激布里渊散射引起的后向斯托克斯光，避免回光入射到光纤激光器中造成系统稳定性下降，进而避免造成光纤激光器后续器件烧毁；

当所述混周期多相移位长周期光纤光栅放置在最后一级预放大级与主放大级之间，能够滤除预放大级中产生的自相位调制效应、受激布里渊散射效应及四波混频效应激发的寄生激光，使输入主放大级的激光具有近衍射极限的高光束质量与纯净的光谱；

当所述混周期多相移位长周期光纤光栅放置在主放大级与输出端之间，能够滤除主放大级中产生的自相位调制效应、受激布里渊散射效应及四波混频效应激发的寄生激光，使输出激光同时具有高功率和窄线宽。