横向发射光纤激光器及其实现方法技术

本发明专利技术涉及一种横向发射光纤激光器及其实现方法。本发明专利技术包括带有D型光纤结构的掺杂光纤、第一布拉格光栅、第二布拉格光栅、浮雕光栅，第一布拉格光栅、第二布拉格光栅分别刻写在掺杂光纤的两端，在D型光纤结构的中部为浮雕光栅，所浮雕光栅用于将光纤光波传播方向的部分光垂直耦合出来，实现激光在光纤的横向发射。本发明专利技术通过两个高反射率的布拉格光栅构成激光器的谐振腔，采用浮雕光栅耦合实现激光横向发射，具有结构简单、成本低廉等优点。

Transverse Emission Fiber Laser and Its Realization

【技术实现步骤摘要】
横向发射光纤激光器及其实现方法
本专利技术属于激光
，特别是涉及一种基于横向发射的光纤激光器及其实现方法。背景研究近年来，随着激光器的发展，特别是光纤激光器成为各国研究的热点。由于光纤激光器的结构简单、体积小、单色性好、效率高、成本低的特点，广泛被用于通讯、军事、医疗、传感器等领域。横向发射激光器由于其出光方向垂直于晶片、光束质量高等特点,在集成、检测、光输出耦合方面都有先天的优势。目前，主流的光纤激光器大都是以光纤传输方向（纵向）输出激光为主。比较典型的结构是以LD作为泵浦光从光纤的一端或通过波分复用器输入，经过光纤的光学谐振腔（通常情况下，用光纤光栅在光纤传输方向反馈构成光学谐振腔），在光学谐振腔植入可以实现一定增益的掺杂光纤以达到光放大的效果，最后通过泵浦光能量转移到信号光谐振，实现激光从光纤的一端输出。其优点是光纤输出光束质量高。然而，由于激光在纵向传输，而在横向受到严格约束，由于激光主要在光纤纤芯里传播，外界环境的变化对激光特性产生的作用很小，所以不利于光纤激光器在传感方面的应用。所以专利技术一种能够实现激光横向发射的光纤激光器具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种能使激光横向发射的光纤激光器及其实现方法。本专利技术中的横向发射光纤激光器，包括带有D型光纤结构的掺杂光纤、第一布拉格光栅、第二布拉格光栅、浮雕光栅，所述的第一布拉格光栅、第二布拉格光栅分别刻写在掺杂光纤的两端，构成激光器谐振腔，在D型光纤结构的中部为浮雕光栅，所浮雕光栅用于将光纤光波传播方向的部分光垂直耦合出来，实现激光在光纤的横向发射。进一步说，所述的带有D型光纤结构的掺杂光纤增益谱覆盖输出激光波长，浮雕光栅耦合波长范围也覆盖输出激光波长。进一步说，所述的第一布拉格光栅、第二布拉格光栅均具有很高的反射率，反射率范围为95%-100%。实现上述横向发射光纤激光器的方法，包括以下步骤：步骤（1）根据所需要的输出激光波长选取一段掺杂光纤，该掺杂光纤的增益范围覆盖输出激光波长。步骤（2）在掺杂光纤的两端的纤芯内写入布拉格光栅，形成第一布拉格光栅和第二布拉格光栅，其中布拉格光栅的中心波长为输出激光波长。步骤（3）在掺杂光纤的中部制作一段D型光纤，其长度为1-5厘米，并使掺杂光纤的纤芯裸露出来；在裸露纤芯的表面上涂上一层聚合物，使用激光刻蚀工艺，对聚合物进行刻蚀加工，加工成具有一定倾斜角和周期的浮雕光栅，所述的浮雕光栅的耦合波长范围覆盖输出激光波长。步骤（4）在掺杂光纤的一段以空间光或者光纤波分复用器注入泵浦光，掺杂光纤及在其两端的布拉格光栅构成谐振腔，掺杂光纤的中部的浮雕光栅实现部分光耦合出来，从而实现输出激光横向发射。进一步说，所述的布拉格光栅通过紫外光直接刻写或相位掩模板紫外光激光刻写形成。进一步说，所述的D型光纤采用研磨技术制作。本专利技术通过两个高反射率的布拉格光栅构成激光器的谐振腔，采用浮雕光栅耦合实现激光横向发射，具有结构简单、成本低廉等优点。附图说明图1是本专利技术中横向发射光纤激光器的结构图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所涉及的装置包括泵浦光1、带有D型光纤结构的掺杂光纤2、第一布拉格光栅3、第二布拉格光栅4、浮雕光栅5。带有D型光纤结构的掺杂光纤增益谱覆盖输出激光波长l；第一布拉格光栅3和第二布拉格光栅4刻写在带有D型光纤结构的掺杂光纤的两端；浮雕光栅5的耦合波长范围覆盖输出激光波长l。进一步说，在所述的横向发射光纤激光器结构中，上述两个布拉格光栅均具有很高的反射率，反射率范围为95%-100%，构成激光器谐振腔。进一步说，在所述的横向光纤激光器结构中，上述浮雕光栅的结构根据信号光的波长设计，能够让纤芯里的信号光被垂直耦合出光纤。利用上述光学结构，实现使激光横向出射的光纤激光器的方法包括以下步骤：（1）根据所需要的激光波长l=1550nm，选取一段掺杂光纤，采用成熟商用的掺铒光纤，该掺杂光纤的增益范围覆盖激光波长l=1550nm。（2）在掺杂光纤的两侧通过紫外光直接刻写或相位掩模板紫外光激光刻写技术在纤芯内写入第一布拉格光栅、第二布拉格光栅，布拉格光栅的中心波长为输出激光波长l=1550nm。（3）在掺杂光纤的中部附近利用现有成熟研磨技术制作一段D型光纤，其长度为2厘米，并使掺杂光纤的纤芯裸露出来。裸露纤芯的表面上涂上一层聚合物，使用激光刻蚀工艺，对聚合物进行刻蚀加工，加工成具有一定倾斜角和周期的浮雕光栅。其中浮雕光栅的耦合波长范围覆盖激光波长l=1550nm。所述浮雕光栅的功能是把在光纤光波传播方向的部分光垂直耦合出来，从而实现激光在光纤横向发射。其中针对1550nm的信号光设计的浮雕光栅结构：倾角为45°，周期1164nm使在光纤内的信号光能够被垂直耦合出。（4）在掺杂光纤的一段以空间光或者光纤波分复用器等方式注入泵浦光，掺杂光纤及在其两端的两个布拉格光栅构成谐振腔，掺杂光纤的中部的浮雕光栅实现部分光耦合出来，从而实现输出激光横向发射。根据以上原理和光学结构就可以实现使激光横向出射的横向光纤激光器。以上所述仅为本专利技术的具体实施例，但本专利技术的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本专利技术的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本专利技术的范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.横向发射光纤激光器，包括带有D型光纤结构的掺杂光纤、第一布拉格光栅、第二布拉格光栅、浮雕光栅，其特征在于：第一布拉格光栅、第二布拉格光栅分别刻写在掺杂光纤的两端，构成激光器谐振腔，在D型光纤结构的中部为浮雕光栅，所浮雕光栅用于将光纤光波传播方向的部分光垂直耦合出来，实现激光在光纤的横向发射。

【技术特征摘要】
1.横向发射光纤激光器，包括带有D型光纤结构的掺杂光纤、第一布拉格光栅、第二布拉格光栅、浮雕光栅，其特征在于：第一布拉格光栅、第二布拉格光栅分别刻写在掺杂光纤的两端，构成激光器谐振腔，在D型光纤结构的中部为浮雕光栅，所浮雕光栅用于将光纤光波传播方向的部分光垂直耦合出来，实现激光在光纤的横向发射。2.根据权利要求1所述的横向发射光纤激光器，其特征在于：所述的带有D型光纤结构的掺杂光纤增益谱覆盖输出激光波长，浮雕光栅耦合波长范围也覆盖输出激光波长。3.根据权利要求1或2所述的横向发射光纤激光器，其特征在于：所述的第一布拉格光栅、第二布拉格光栅均具有很高的反射率，反射率范围为95%-100%。4.实现权利要求1所述的横向发射光纤激光器的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤（1）根据所需要的输出激光波长选取一段掺杂光纤，该掺杂光纤的增益范围覆盖输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈达如，杨培培，周雁，
申请(专利权)人：杭州线感光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33