一种波长宽可调谐的全光纤单频激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种波长宽可调谐的全光纤单频激光器，该全光纤单频激光器包括：泵浦源、合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、可饱和吸收光纤、可调谐滤波器、光纤环形镜和输出耦合器，各器件之间通过光纤熔接的方式构成一个光纤谐振腔。可饱和吸收光纤、可调谐滤波器以及光纤环形镜构成线宽压窄和波长调谐模块。可饱和吸收光纤具有可饱和吸收体特性，同时由于光纤环形镜的高反射率，可饱和吸收光纤中形成驻波光场，使其具有动态布拉格光栅的特性，结合可调谐滤波器，最终实现波长可调谐的全光纤单频激光输出。调谐的全光纤单频激光输出。调谐的全光纤单频激光输出。

【技术实现步骤摘要】
一种波长宽可调谐的全光纤单频激光器


[0001]本技术涉及窄线宽激光器领域，尤其涉及一种波长宽可调谐的全光纤单频激光器。

技术介绍

[0002]光纤激光器已经成为应用领域最为重要的激光技术之一，因光纤具有较小的模场面积，易产生高亮度、高功率密度激光输出；光纤的表面积与体积比很高，易于散热，可产生极高功率连续激光输出；光纤较柔软，可弯曲折叠，因此光纤激光器易于集成设计，外形紧凑、体积小；光纤具有很好的鲁棒性，可在震荡、灰尘等恶劣环境下长时间工作，且无须维护；光纤激光器的波长覆盖范围较广，而且可以实现极窄线宽的单频激光输出。这些特点决定了光纤激光器比其它类型激光器拥有更多的应用和技术优势。
[0003]单频光纤激光具有极窄的光谱宽度，因此具有极长的相干距离，在通信、传感、激光雷达等领域具有重要应用价值。由于增益光纤的波长覆盖范围较广，光纤激光器可以实现波长可调谐的单频激光输出，特殊波长的单频激光可以匹配原子能级跃迁，可应用在冷原子物理、量子计算、同位素分离等科研领域。然而，目前的单频光纤激光器类型，主要包括：分布反馈型和分布布拉格反射型，受限于关键光栅器件的加工工艺，其难度较大、成本较高，而且输出功率很低，一般为毫瓦量级。此外，由于光栅器件的波长调谐范围较小，因此无法实现宽波长调谐的单频激光输出。
[0004]综上，波长宽调谐的单频光纤激光器技术具有重要意义且极具挑战性。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种波长宽可调谐的全光纤单频激光器，本技术以实现窄线宽、波长范围宽调谐、高功率的激光输出，且激光器结构简单，成本较低，详见下文描述：
[0006]一种波长宽可调谐全光纤单频激光器，所述激光器包括：通过光纤熔接方式连接的泵浦源、合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、线宽压窄和波长调谐模块、分束器，
[0007]其中，合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、线宽压窄和波长调谐模块、分束器，共同组成一光纤谐振腔，
[0008]其中，所述线宽压窄和波长调谐模块包括：可饱和吸收光纤、可调谐滤波器以及光纤环形镜，所述线宽压窄和波长调谐模块用于实现单频，波长宽可调谐。
[0009]其中，泵浦源的输出端与合束器的泵浦输入端连接，合束器的输出端与增益光纤的第一端连接，增益光纤的第二端与残余泵浦滤除器的输入端连接，残余泵浦滤除器的输出端与环形器的第一端连接，环形器的第二端与线宽压窄和波长调谐模块的输入端连接，环形器的第三端与分束器的输入端连接，分束器的第一输出端与合束器的信号注入端连接，分束器的第二输出端输出单频激光。
[0010]进一步地，所述可饱和吸收光纤的第一端作为输入端，可饱和吸收光纤的第二端与可调谐滤波器的输入端连接，可调谐滤波器的输出端与光纤环形镜的输入端连接。
[0011]进一步地，所述光纤环形镜对激光具有高反射率，反射后的激光经光纤环形镜输入端反向输出，再依次通过可调谐滤波器的输出端、可调谐滤波器的输入端、可饱和吸收光纤第二端、可饱和吸收光纤的第一端、环形器的第二端，最后通过环形器的第三端输出。
[0012]进一步地，所述增益光纤和可饱和吸收光纤均为掺镱光纤、掺铒光纤、铒镱共掺光纤或掺铥光纤。
[0013]本技术提供的技术方案的有益效果是：
[0014]1、本技术将可饱和吸收光纤、可调谐滤波器以及光纤环形镜构成线宽压窄和波长调谐模块，相较于常用光栅式线宽压窄技术，结构更加简单，成本低；
[0015]2、由于可饱和吸收光纤具有可饱和吸收体特性，同时由于光纤环形镜的高反射率，可饱和吸收光纤中形成驻波光场，产生强度调制，具有动态布拉格光栅的特性，结合可调谐滤波器，最终实现波长可调谐的全光纤单频激光输出；
[0016]3、本技术可更换相应的泵浦源、合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、可饱和吸收光纤、可调谐滤波器、光纤环形镜、分束器以实现不同激光波长范围内的宽可调谐的单频激光输出，打破了波长可调谐范围的限制；
[0017]4、本技术为全光纤的耦合连接方式，连接方便且易于小型化集成。
附图说明
[0018]图1为宽可调谐单频光纤激光器的结构示意图；
[0019]图2为线宽压窄和波长调谐模块的示意图。
具体实施方式
[0020]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施方式作进一步地详细描述。
[0021]本技术所采用的技术路线如图1所示，该波长宽可调谐全光纤单频激光器，包括：泵浦源1、合束器2、增益光纤3、残余泵浦滤除器4、环形器5、线宽压窄和波长调谐模块6和分束器7，其中，线宽压窄和波长调谐模块6中包含可饱和吸收光纤61、可调谐滤波器62以及光纤环形镜63，各个器件之间通过光纤熔接的方式相互连接，该全光纤单频激光器的波长调谐和单频特性通过可饱和吸收光纤61、可调谐滤波器62以及光纤环形镜63构成的线宽压窄和波长调谐模块6共同决定，该模块6用于实现单频，波长宽可调谐。
[0022]其中，泵浦源1的输出端与合束器2的泵浦输入端连接，合束器2的输出端与增益光纤3的第一端连接，增益光纤3的第二端与残余泵浦滤除器4的输入端连接，残余泵浦滤除器4的输出端与环形器5的第一端连接，环形器5的第二端与线宽压窄和波长调谐模块6的输入端连接，即可饱和吸收光纤61的第一端连接，环形器5的第三端与分束器7的输入端连接，分束器7的第一输出端与合束器2的信号注入端连接，分束器7的第二输出端输出单频激光。线宽压窄和波长调谐模块6的内部可饱和吸收光纤61的第二端与可调谐滤波器62的输入端连接，可调谐滤波器62的输出端与光纤环形镜63的输入端连接，该线宽压窄和波长调谐模块的输入输出端皆为可饱和吸收光纤61的第一端。
[0023]其中，泵浦源1用于提供产生激光所需的泵浦光，示例性的，泵浦源1可选用波长为976nm的激光二极管，为镱掺杂增益光纤提供泵浦光。增益光纤3与可饱和吸收光纤61可为
稀土掺杂光纤，例如：增益光纤3和可饱和吸收光纤61可为掺镱光纤、掺铒光纤、铒镱共掺光纤或掺铥光纤。光纤环形镜63选用激光输出波长分光比约50％比50％的光纤耦合器构成，如图2所示。分束器7的分光比较为灵活，一般占比大的一端接入合束器2的信号输入端，占比小的一端为单频激光输出端，如此可以保证在光纤谐振腔内能够实现较强的反馈激励。
[0024]实际应用时，对于合束器2、残余泵浦滤除器4、环形器5和可调谐滤波器62可以根据实际工作波长进行自行选择。
[0025]具体的，本实施例采用的光纤谐振腔中，合束器2将分束器7的第一输出端的激光和泵浦源1提供的泵浦光输入至增益光纤3中，形成增益泵浦和振荡环路，实现激光输出。环形器5的第二端依次连接可饱和吸收光纤61、可调谐滤波器62以及光纤环形镜63构成线宽压窄和波长调谐模块。可饱和吸收光纤61纤芯内的驻波场改变了光纤纤芯的折射率，从而引起了动态布拉格光栅效应，实现光谱滤波，进而实现单频激光输出。可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波长宽可调谐全光纤单频激光器，其特征在于，所述激光器包括：通过光纤熔接方式连接的泵浦源、合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、线宽压窄和波长调谐模块、分束器，其中，合束器、增益光纤、残余泵浦滤除器、环形器、线宽压窄和波长调谐模块、分束器，共同组成一光纤谐振腔，其中，所述线宽压窄和波长调谐模块包括：可饱和吸收光纤、可调谐滤波器以及光纤环形镜，所述线宽压窄和波长调谐模块用于实现单频，波长宽可调谐。2.根据权利要求1所述的一种波长宽可调谐全光纤单频激光器，其特征在于，泵浦源的输出端与合束器的泵浦输入端连接，合束器的输出端与增益光纤的第一端连接，增益光纤的第二端与残余泵浦滤除器的输入端连接，残余泵浦滤除器的输出端与环形器的第一端连接，环形器的第二端与线宽压窄和波长调谐模块的输入端连接，环形器的第三端与分束器的输入端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学宗，刘雨萱，朱成杰，陈卫标，冯衍，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：新型
国别省市：