[實用新型]一種可調諧窄線寬陣列單頻光纖激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220685343.2
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN202997294U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)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;H01S3/08;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

技術領域

本實用新型涉及到相干光通信、光纖傳感、以及光纖遙感等領域所應用的光纖激光，尤其是一種可調諧窄線寬陣列式單頻光纖激光器。

背景技術

窄線寬單頻激光是光纖激光器發(fā)展的一個重要方向，它具有極窄線寬、低噪聲、優(yōu)異相干特性，廣泛應用于相干光通信、長距離與高精度傳感、激光測距與指示、以及材料技術等領域。尤其對于相干光通信，一般要求激光光源的光譜線寬極窄（線寬將直接決定通信系統(tǒng)中所能達到的最低誤碼率，必須盡量減小）、頻率穩(wěn)定度高、多波長或波長可調諧輸出（滿足多信道工作，超高通信容量帶寬）。其中窄線寬單頻光纖激光光譜線寬最高可達到10^-8nm，比現有最好窄線寬DFB激光器的線寬要窄2個數量級，比目前光通信網絡中DWDM信號光源的線寬要窄5～6個數量級。因此，發(fā)展可調諧kHz量級窄線寬單頻光纖激光器勢在必行。

要實現窄線寬單頻光纖激光輸出，合理的光學結構設計至關重要。目前，商用窄線寬單頻光纖激光，一般采用稀土離子高摻雜石英基質光纖作為單頻光纖激光的增益工作介質，結合短直F-P腔結構方式，但是受制于摻雜稀土離子的濃度無法進一步提高和單頻激光諧振腔腔長等因素，最高只能輸出幾個mW量級的單頻光纖激光，而且線寬較難做到10kHz以下。

然而，采用稀土離子高摻雜多組分玻璃基質光纖作為單頻激光的增益工作介質，可以有效地實現輸出功率大于100mW、線寬小于2kHz的單頻光纖激光輸出。例如：采用2cm長的鉺鐿共摻磷酸鹽光纖，實現了輸出功率大于200mW、線寬小于2kHz、波長為1.5μm的單頻光纖激光輸出報道[J.?Lightwave?Technol.,?2004,?22:?57]。此外，2004年，美國亞歷山大大學和NP光子公司申請了高功率窄線寬單頻激光系統(tǒng)專利[公開號：US?2004/0240508?A1]，基于微片式激光諧振腔結構，但是其所要求的單頻激光器并未具有全光纖化、波長可調諧與陣列式特征。2011年，美國IPG公司申請了高功率窄線寬光纖激光器專利[公開號：US?7903696?B2]，基于2個超短單頻諧振腔輸出低功率窄線寬單頻激光信號，分別通過普通摻鉺光纖放大器和高功率雙包層光纖放大器進行激光功率放大，但是其所要求的光纖激光器并未具有波長可調諧與陣列式特征。

實用新型內容

本實用新型目的在于解決現有技術方面的問題，提供一種可調諧窄線寬陣列單頻光纖激光器。本實用新型分別利用多組分玻璃光纖陣列的高摻雜和高增益特性、半導體激光芯片陣列提供泵浦能量、窄線寬光纖光柵陣列進行選頻、采用短直F-P腔結構設計，結合精密溫控技術和選擇性泵浦源工作控制方式，再利用微型短光纖功率放大技術，可以有效地實現可調諧kHz量級（如≤10?kHz）窄線寬陣列式單頻光纖激光輸出。本實用新型通過如下技術方案實現。

一種可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器，其包括半導體激光芯片陣列、準直透鏡耦合系統(tǒng)、多組分玻璃光纖陣列、窄帶光纖光柵陣列、大功率半導體激光器芯片、保偏合波器、高增益短保偏有源光纖、光隔離器、保偏尾纖、熱電制冷器TEC、熱電制冷器TEC、熱沉和多組分玻璃光纖陣列的光纖前端鍍膜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(tǒng)連接，準直透鏡耦合系統(tǒng)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連接，多組分玻璃光纖陣列與窄帶光纖光柵陣列的輸入端連接，窄帶光纖光柵陣列的輸出端與保偏合波器的信號輸入端連接，大功率半導體激光器芯片的輸出端與保偏合波器泵浦輸入端連接，保偏合波器的信號輸出端與高增益短保偏有源光纖連接，高增益短保偏有源光纖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安裝在第一熱電制冷器TEC上，多組分玻璃光纖陣列、窄帶光纖光柵陣列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（如2個~120個），陣列與陣列之間的連接方式均為各組成單元的一對一連接；所述準直透鏡耦合系統(tǒng)包括快軸準直透鏡和n個慢軸準直透鏡，快軸準直透鏡與每個慢軸準直透鏡耦合連接。

進一步優(yōu)化的，所述可調諧窄線寬陣列形式單頻光纖激光器還包括熱沉，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中。