CN105244746A - 一种实现窄线宽激光输出的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现窄线宽激光输出的方法。本发明适用于窄线宽光纤激光器领域，利用了D型光纤上微腔和光纤纤芯的耦合实现了窄线宽的滤波选择，基于掺铒光纤增益获得了窄线宽激光输出。本发明不需要分布式反馈光纤布拉格光栅或者饱和吸收体光纤，具有激光模式稳定、激光功率大等优点。

Description

一种实现窄线宽激光输出的方法

技术领域

本发明属于激光技术领域，特别涉及了一种基于在纤微腔实现窄线宽激光输出的方法。

背景技术

激光是20世纪最伟大的发现之一，已经对人们的生活和生产带来了巨大影响。光纤激光器是激光技术领域最为先进的激光器，具有结构紧凑、光纤兼容、低阈值、高效率、高光束质量和激光频谱可控性强等优点，目前已经被广泛应用于工业加工、生物医学、照明、国防工业等领域。在光纤激光器中，窄线宽光纤激光器是获得窄线宽激光的最佳选择，能够实现最大相干长度的窄线宽激光输出，在光通信、光纤传感等领域已经获得重要的应用。

目前实现窄线宽激光输出的方法主要包括：1、基于分布式反馈光纤布拉格光栅获得窄线宽激光方法。该方法的优点是激光器结构紧凑，激光波长稳定；其缺点是需要高掺杂的光纤作为增益介质，分布式反馈光纤布拉格光栅制作工艺复杂，输出的激光功率非常小。2、基于带有饱和吸收体的环形腔光纤激光器获得窄线宽激光方法。该方法采用有饱和吸收体内形成的长距光纤布拉格光栅实现激光选模，能够实现较大功率的窄线宽激光输出，但是受限于有饱和吸收体和激光器腔长的稳定性，输出激光存在跳模的缺点。因此，发明一种实现模式稳定、功率较大的窄线宽激光输出的方法具有重要意义。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种基于在纤微腔实现窄线宽激光输出的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

步骤(1)选择一个在纤微腔装置，采用已经商业化的D型光纤作为基底，在距离纤芯不超过30微米、刻写有与纤芯同一平面的微腔，该微腔可以是微盘腔、微球腔或者微环腔，微腔边缘和纤芯距离不超过5微米；在纤微腔装置可以采用飞秒激光刻写、等离子刻蚀、电子束刻蚀等成熟技术制作；在纤微腔装置的谐振波长落在掺铒光纤放大器增益范围内，不同谐振波长的间隔大于1nm。

步骤(2)选择一段长度1米至10米的掺铒光纤；选择一个反射波长和在纤微腔装置的谐振波长一致的光纤布拉格光栅；选择一个实现980nm激光和1.5微米激光耦合的波分复用器；选择一个输出功率大于100mW的980nm泵浦激光器。

步骤(3)将在纤微腔装置的一端与掺铒光纤的一端光纤连接；掺铒光纤的另一端与光纤布拉格光栅的一端光纤连接；光纤布拉格光栅的另一端与波分复用器的第1端口光纤连接；波分复用器的第2端口与980nm泵浦激光器的端口光纤连接；波分复用器的第3端口作为窄线宽激光的输出端口。

步骤(4)开启980nm泵浦激光器，输出的980nm激光通过波分复用器进入掺铒光纤，掺铒光纤吸收980nm激光，由于在纤微腔装置和光纤布拉格光栅的波长选择作用产生1.5微米波段的窄线宽激光，窄线宽激光从波分复用器的第3端口输出；在纤微腔装置的微腔高Q值高达几百万至几亿，微腔和纤芯耦合实现了窄线宽的滤波反射，其线宽小于1MHz，而光纤光栅的反射带宽远小于在纤微腔装置谐振波长间隔，因此可以确保光纤激光器工作在单纵模状态，使得输出激光为窄线宽激光。

本发明适用于窄线宽光纤激光器领域，利用了D型光纤上微腔和光纤纤芯的耦合实现了窄线宽的滤波选择，基于掺铒光纤增益获得了窄线宽激光输出。本发明不需要分布式反馈光纤布拉格光栅或者饱和吸收体光纤，具有激光模式稳定、激光功率大等优点。

附图说明

图1a为本发明的结构示意图；

图1b为在纤微腔装置的结构示意图

图2为本发明实施例中输出窄线宽激光的频谱图。

具体实施方式

如图1a和图1b所示，本实施例包括一个在纤微腔装置1、一段掺铒光纤2；一个光纤布拉格光栅3、选择一个波分复用器4、一个980nm泵浦激光器5。

具体实现窄线宽激光输出的方法包括以下步骤：

(1)选择一个在纤微腔装置1，采用已经商业化的D型光纤6作为基底，在距离纤芯7不超过30微米、刻写有与纤芯7同一平面的微腔8，该微腔8可以是微盘腔，微腔8边缘和纤芯7距离为0.5微米；在纤微腔装置1的谐振波长为1553.8nm，落在掺铒光纤放大器增益范围内。

(2)选择一段长度3米的掺铒光纤2；选择一个反射波长为1553.8nm、带宽为0.2nm的光纤布拉格光栅3；选择一个980nm/1550nm波分复用器4；选择一个输出功率为100mW的980nm泵浦激光器5。

(3)将在纤微腔装置1的一端与掺铒光纤2的一端光纤连接；掺铒光纤2的另一端与光纤布拉格光栅3的一端光纤连接；光纤布拉格光栅3的另一端与波分复用器4的第1端口光纤连接；波分复用器4的第2端口与980nm泵浦激光器5的端口光纤连接；波分复用器4的第3端口作为窄线宽激光的输出端口。

(4)开启980nm泵浦激光器5，输出的980nm激光通过波分复用器4进入掺铒光纤2，掺铒光纤2吸收980nm激光，由于在纤微腔装置1和光纤布拉格光栅3的波长选择作用产生1.5微米波段的窄线宽激光，窄线宽激光从波分复用器4的第3端口输出；图2给出了波长为1553.8nm的窄线宽激光的频谱图。

本发明主要利用了近年来发展起来的微腔技术，在商用的D型光纤上刻写了微腔，利用了微腔与纤芯耦合的窄线宽滤波作用，基于掺铒光纤增益，实现了窄线宽激光的输出。本发明没有采用分布式反馈布拉格光纤光栅或饱和吸收体光纤，具有激光模式稳定、激光功率大等优点。

Claims (1)

1.一种实现窄线宽激光输出的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤(1)选择一个在纤微腔装置，该在纤微腔装置采用D型光纤作为基底，在距离纤芯不超过30微米、刻写有与纤芯同一平面的微腔，该微腔可以是微盘腔、微球腔或者微环腔，微腔边缘和纤芯距离不超过5微米；在纤微腔装置的谐振波长落在掺铒光纤放大器增益范围内，不同谐振波长的间隔大于1nm；

步骤(2)选择一段长度1米至10米的掺铒光纤；选择一个反射波长和在纤微腔装置的谐振波长一致的光纤布拉格光栅；选择一个实现980nm激光和1.5微米激光耦合的波分复用器；选择一个输出功率大于100mW的980nm泵浦激光器；

步骤(3)将在纤微腔装置的一端与掺铒光纤的一端光纤连接；掺铒光纤的另一端与光纤布拉格光栅的一端光纤连接；光纤布拉格光栅的另一端与波分复用器的第一端口光纤连接；波分复用器的第二端口与980nm泵浦激光器的端口光纤连接；波分复用器的第三端口作为窄线宽激光的输出端口；

步骤(4)开启980nm泵浦激光器，输出的980nm激光通过波分复用器进入掺铒光纤，掺铒光纤吸收980nm激光，由于在纤微腔装置和光纤布拉格光栅的波长选择作用产生1.5微米波段的窄线宽激光，窄线宽激光从波分复用器的第3端口输出；在纤微腔装置的微腔高Q值高达几百万至几亿，微腔和纤芯耦合实现了窄线宽的滤波反射，其线宽小于1MHz，而光纤光栅的反射带宽远小于在纤微腔装置谐振波长间隔，因此可以确保光纤激光器工作在单纵模状态，使得输出激光为窄线宽激光。