CN104852270A - 基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，包括泵浦源、双波长重叠光栅、掺铒光纤、啁啾光栅、光谱仪和应力调节装置。本发明采用重叠光栅和啁啾光栅作为波长选择器件，结构简单，可实现双波长激光输出，采用光谱分析仪测量其输出光谱最小波长分辨率为0.01nm。重叠光栅和啁啾光栅构成谐振腔，连接损耗小，参数调整灵活。整个装置结构小巧可靠、在光纤***集成方面有巨大的应用潜力。

Description

基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅激光器制作技术领域，特别涉及一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器。

背景技术

重叠光栅是一种重要的光学元件，在光纤的同一位置上可容纳更多不同波长的光纤光栅，节省空间，稳定性好。作为一种新颖的光纤激光器的波长选择器件，可实现波长的快速准确选择，使整个激光器输出波长更加稳定，制作过程更加简单，结构更加紧凑，更经济。在DWDM光纤通信***、光纤传感、光器件和雷达等领域具有广泛应用前景。

目前人们已经提出多种实现双波长窄线宽光纤激光器的方法，但是存在的缺陷是：输出激光不稳定、激光器结构复杂、激光器体积大、输出激光线宽较宽等，阻碍了双波长窄线宽光纤激光器的发展。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，旨在提供一种结构简单、性能稳定、成本低的基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，以克服现有双波长窄线宽光纤激光器存在的缺点。

针对现有双波长窄线宽激光器存在的上述问题，本发明提供了一种结构紧凑、体积小巧、常温稳定工作、输出性能可靠的基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，包括泵浦源、双波长重叠光栅、掺铒光纤、啁啾光栅、光谱仪和应力调节装置；所述的双波长重叠光栅的峰值反射率均高于99％，峰值波长分别为λ₁和λ₂，两个光栅之间的波长间隔为亚纳米量级；所述的啁啾光栅反射波段覆盖λ₁至λ₂，且通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的双波长重叠光栅的一端与泵浦源直接相连，其另一端与所述的掺铒光纤相连；所述的啁啾光栅的一端与掺铒光纤相连，其另一端为输出端连接至光谱仪；所述的双波长重叠光栅和所述的啁啾光栅构成激光器的谐振腔，该谐振腔为线形腔；所述的双波长重叠光栅和所述的啁啾光栅实现激光的波长选择；所述的双波长重叠光栅通过紫外掩膜的方法，在光纤同一位置上多次曝光制备而成；所述的啁啾光栅通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的光纤啁啾光栅通过控制施加在啁啾光栅上的应力，调节激光腔内的增益，实现双波长的增益均衡和稳定激射；所述的掺铒光纤实现激光的放大；所述的掺铒光纤的掺杂浓度和掺铒光纤长度可调；

所述的啁啾光栅两端装有应力调节装置；所述的器件间连接均采用单模光纤熔接；

所述的泵浦源为980nm LD，其最大输出功率为750mW；所述的掺铒光纤为高浓度掺铒光纤作为增益光纤；其输出光谱最小波长分辨率为0.01nm。

本发明一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器激光输出激光的过程：

1.将泵浦源、双波长重叠光栅、掺铒光纤和啁啾光栅依次接入激光器***；

2.开启泵浦源，逐渐增大泵浦源的输出功率直至激发出激光，通过光谱仪观测输出光谱；

3.通过增益均衡技术，调节腔内损耗使得起振波长处的增益与损耗相等，从而实现室温下多波长激射。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，与现有技术相比具有这样的有益效果：

本发明采用双波长重叠光栅和啁啾光栅作为波长选择器件，结构简单，可实现双波长激光输出，采用光谱分析仪测量其输出光谱最小波长分辨率为0.01nm。双波长重叠光栅和啁啾光栅构成谐振腔，连接损耗小，参数调整灵活。整个装置结构小巧可靠、在光纤***集成方面有巨大的应用潜力。

附图说明

图1为本发明激光器的结构示意图；

图2为本发明双波长重叠光栅的反射谱；

图3为本发明啁啾光栅的反射谱；

图4为本发明稳定双波长输出光谱图。

图中，1：泵浦源；2：双波长重叠光栅；3：掺铒光纤；4：啁啾光栅；5：光谱仪；6：应力调节装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，其结构示意图如图1所示，它包括泵浦源1、双波长重叠光栅2、掺铒光纤3、啁啾光栅4、光谱仪5和应力调节装置6；所述的双波长重叠光栅2的峰值反射率均高于99％，峰值波长分别为λ₁和λ₂，两个光栅之间的波长间隔为亚纳米量级；所述的啁啾光栅4反射波段覆盖λ₁至λ₂，且通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的双波长重叠光栅2的一端与泵浦源1直接相连，其另一端与所述的掺铒光纤3相连；所述的啁啾光栅4的一端与掺铒光纤3相连，其另一端为输出端连接至光谱仪5；所述的双波长重叠光栅2和所述的啁啾光栅4构成激光器的谐振腔，该谐振腔为线形腔；所述的双波长重叠光栅2和所述的啁啾光栅4实现激光的波长选择；所述的双波长重叠光栅2通过紫外掩膜的方法，在光纤同一位置上多次曝光制备而成；所述的光纤啁啾光栅4通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的光纤啁啾光栅4通过控制施加在啁啾光栅上的应力，调节激光腔内的增益，实现双波长的增益均衡和稳定激射；所述的掺铒光纤3实现激光的放大；所述掺铒光纤3的掺杂浓度和掺铒光纤长度可调；

所述的啁啾光栅4两端装有应力调节装置6；所述的器件间连接均采用单模光纤熔接；

所述的泵浦源1为980nm LD，其最大输出功率为750mW；所述的掺铒光纤3为高浓度掺铒光纤作为增益光纤；其输出光谱最小波长分辨率为0.01nm。

本发明输出激光的过程为：

步骤1：在图1所示的激光器结构示意图中，掺铒光纤3的两端分别熔接双波长重叠光栅2和啁啾光栅4构成双波长光纤激光器的谐振腔，中心波长为980nm的泵浦源1从双波长重叠光栅2的另一端输入，啁啾光栅4的另一端为激光器的输出端，接至光谱仪5，测试输出光谱。其中，双波长重叠光栅2和啁啾光栅4的反射谱分别如图2和图3所示。

步骤2：开启泵浦源1，泵浦源1发出的光通过双波长重叠光栅2耦合进谐振腔中，然后光在双波长重叠光栅2与啁啾光栅4组成的谐振腔内不断反射获得增益，当谐振腔内不断反射的光的增益大于损耗时，产生激光。

步骤3：在图1所示的应力施加***中，调整砝码，精确控制施加在带有反射率凹陷的啁啾光栅4两侧的应力，通过啁啾光栅4与双波长重叠光栅2波长反射率匹配达到谐振腔内两个不同波长激光的增益均衡，最终实现室温下双波长激光出射。由光谱仪观测到的激光输出光谱图如图4所示，其中激光波长分别为1556.872nm和1557.000nm。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够理解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于重叠光栅和啁啾光栅的双波长窄线宽光纤激光器，其特征在于：它包括泵浦源、双波长重叠光栅、掺铒光纤、啁啾光栅、光谱仪和应力调节装置；所述的双波长重叠光栅的峰值反射率均高于99％，峰值波长分别为λ₁和λ₂，两个光栅之间的波长间隔为亚纳米量级；所述的啁啾光栅反射波段覆盖λ₁至λ₂，且通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的双波长重叠光栅的一端与泵浦源直接相连，其另一端与所述的掺铒光纤相连；所述的啁啾光栅的一端与掺铒光纤相连，其另一端为输出端连接至光谱仪；所述的双波长重叠光栅和所述的啁啾光栅构成激光器的谐振腔，该谐振腔为线形腔；所述的双波长重叠光栅和所述的啁啾光栅实现激光的波长选择；所述的双波长重叠光栅通过紫外掩膜的方法，在光纤同一位置上多次曝光制备而成；所述的啁啾光栅通过刻写时曝光控制实现波长λ₁至λ₂之间存在反射率凹陷；所述的光纤啁啾光栅通过控制施加在啁啾光栅上的应力，调节激光腔内的增益，实现双波长的增益均衡和稳定激射；所述的掺铒光纤实现激光的放大；所述的掺铒光纤的掺杂浓度和掺铒光纤长度可调；

所述的啁啾光栅两端装有应力调节装置；所述的器件间连接均采用单模光纤熔接；

所述的泵浦源为980nm LD，其最大输出功率为750mW；所述的掺铒光纤为高浓度掺铒光纤作为增益光纤；其输出光谱最小波长分辨率为0.01nm。