[發明專利]一種可調諧窄線寬陣列單頻光纖激光器

有效

• 申請號: 201210535987.8
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103022864A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 徐善輝;楊中民;楊昌盛;馮洲明;張勤遠;姜中宏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/07;H01S3/08;H01S3/0941;H01S3/042;H01S3/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于包括半導體激光芯片陣列（1）、準直透鏡耦合系統、多組分玻璃光纖陣列（5）、窄帶光纖光柵陣列（6）、大功率半導體激光器芯片（7）、保偏合波器（8）、高增益短保偏有源光纖（9）、光隔離器（10）、保偏尾纖（11）、第一熱電制冷器TEC（12）、第二熱電制冷器TEC（13）、熱沉（14）和多組分玻璃光纖陣列的光纖前端鍍膜（4）或寬帶光纖光柵陣列；半導體激光芯片陣列的輸出端與準直透鏡耦合系統連接，準直透鏡耦合系統與多組分玻璃光纖陣列鍍膜端面或者寬帶光纖光柵陣列耦合連接，多組分玻璃光纖陣列鍍膜端面或者寬帶光纖光柵陣列與多組分玻璃光纖陣列（5）連接，多組分玻璃光纖陣列（5）與窄帶光纖光柵陣列（6）的輸入端連接，窄帶光纖光柵陣列（6）的輸出端與保偏合波器（8）的信號輸入端連接，大功率半導體激光器芯片（7）的輸出端與保偏合波器（8）泵浦輸入端連接，保偏合波器（8）的信號輸出端與高增益短保偏有源光纖（9）連接，高增益短保偏有源光纖（9）與光隔離器的輸入端連接，光隔離器的輸出端與保偏尾纖連接；半導體激光芯片陣列（1）安裝在第一熱電制冷器TEC上，多組分玻璃光纖陣列（5）、窄帶光纖光柵陣列（6）安裝在第二熱電制冷器TEC上；各陣列的組成單元數均為n，n≥2，陣列與陣列之間的連接方式均為組成單元的一對一連接；所述準直透鏡耦合系統包括快軸準直透鏡（2）和n個慢軸準直透鏡（3），快軸準直透鏡（2）與每個慢軸準直透鏡（3）耦合連接。

2.根據權利要求1所述的一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于還包括熱沉（14），所述可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器的所有組成部件均固定封裝在熱沉（14）中。

3.根據權利要求1所述的一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于多組分玻璃光纖陣列（5）中的多組分玻璃光纖的纖芯成分為磷酸鹽玻璃，其化學組成為：65P₂O₅-9Al₂O₃-20BaO-4La₂O₃-2Nd₂O₃；多組分玻璃光纖的基質材料包括磷酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、鍺酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃，纖芯摻雜高濃度的稀土發光離子，稀土離子的摻雜濃度大于1×10¹⁹ions/cm³，其中鐿的摻雜濃度大于鉺的摻雜濃度。

4.根據權利要求1所述的一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于多組分玻璃光纖陣列（5）中的多組分玻璃光纖的纖芯為圓形，纖芯直徑為3~15μm，包層直徑為125~440μm；纖芯的折射率為N₁，包層的折射率分布為N₂，且滿足關系：N₁>N₂。

5.根據權利要求1所述的一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于

多組分玻璃光纖陣列的光纖前端鍍膜（4）或寬帶光纖光柵陣列與多組分玻璃光纖陣列（5）和窄帶光纖光柵陣列（6）連接形成多個單頻光纖激光輸出單元；半導體激光芯片陣列中的每個芯片單元相應的對單頻光纖激光輸出單元進行抽運，每個單頻光纖激光輸出單元安裝在一個獨立的熱電制冷器TEC上，半導體激光芯片陣列（1）的每個半導體激光芯片單元也均安裝在一個獨立的熱電制冷器TEC上，通過熱電制冷器TEC對每個單頻光纖激光輸出單元實行精密地溫控調節，從而控制單頻光纖激光輸出波長，實現輸出激光中心波長范圍的微調諧；選擇性控制一個或多個半導體激光芯片單元的開啟或者關閉，實現輸出路數的可調諧，使所述單頻光纖激光輸出單元成為可調諧窄線寬單頻光纖激光輸出單元；多個可調諧窄線寬單頻光纖激光輸出單元，通過保偏合波器，采取合波方式形成陣列輸出，即形成可調諧窄線寬陣列式單頻光纖激光輸出。

6.根據權利要求1所述的一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其特征在于所述多組分玻璃光纖陣列的光纖前端鍍膜（4）或寬帶光纖光柵陣列是對泵浦光波長高透，透射率在80％~99%之間；對激光信號波長高反，反射率為80~99%；窄帶光纖光柵陣列（6）中每一根窄帶光纖光柵對激光信號波長有選擇性反射，其中心波長處的反射率為5~90%；每一根窄帶光纖光柵的中心反射波長位于多組分玻璃光纖陣列的光纖前端鍍膜或者寬帶光纖光柵的反射譜線內。