[發明專利]基于相移取樣光柵的雙波長光纖激光器

無效

• 申請號: 201310326375.2
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103441414A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 張愛玲;何培棟
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

?本發明屬于光纖光柵和光纖激光器領域，具體涉及相移取樣光柵的雙波長光纖激光器。

背景技術

近些年，隨著光纖通信技術以及光纖激光器的進一步發展，除了高功率光纖激光器是國際研究一大熱點，對于雙波長光纖激光器的研究也越來越引人注目，顧名思義，雙波長光纖激光器即全光器件構成的以光纖為主要傳輸媒介的輸出波長通道數量為兩通道的激光器，因其在光傳感、波分復用、微波和毫米波的產生、光譜測量等領域顯示出的優越性能，受到廣泛的關注。目前應用相移光柵或取樣光柵構成的雙波長激光器，其優點是波長間隔穩定，結構緊湊，便于攜帶等。本發明中利用的是相移取樣光柵，其相比于相移光柵和取樣光柵結構，能實現更加窄帶的濾波，更加有利于激光模式的選擇。

發明內容

本發明的目的是提供一種產生雙波長光纖激光器的裝置和實現方法。

該激光器將相移取樣光柵刻寫在摻雜光纖上，利用摻雜光纖作為激光器的激勵物質，利用相移取樣光柵構成光纖激光器的諧振腔，進行雙峰濾波及模式選擇，最后得到雙波長激光輸出。

本發明提供的基于相移取樣光柵的雙波長光纖激光器（見圖1），包括泵浦源（1）、隔離器（2）、相移取樣光柵構成的激光器諧振腔（3），泵浦源的輸出端與隔離器的輸入端口(2-1)相連接；隔離器的輸出端口（2-2）與相移取樣光柵構成的激光器諧振腔（3）的一端相連接，相移取樣光柵構成的激光器諧振腔（3）的另一端為該激光器的輸出端。

所述的相移取樣光柵是在一個取樣光柵上插入相移P構成，該取樣光柵由一個長度為L₁的均勻光纖光柵和一個長度為L₂的無光柵光纖交替分布構成，其中L₂無光柵光纖的等效相移為π，上述的相移P位于取樣光柵的柵區內，且插入位置使左右柵區長度相等分別為0.5L₁，其具體結構為：…L₁?L₂?L₁?L₂0.5?L₁P?0.5L₁?L₂?L₁?L₂?L₁…，見圖2。

所述的相移取樣光柵中，無光柵光纖等效π相移指相移量為π的奇數倍，其相移量由公式4πn_effL₂/λ決定，n_eff是有效折射率，L₂是無光柵光纖的長度，λ是激光器中振蕩波長。

以上所述的基于相移取樣光柵的雙波長光纖激光器的實現方法，包括以下步驟：

（1）將相移取樣光柵刻寫在高濃度摻雜光纖上，作為諧振腔接入到激光器的結構中，泵浦源輸出的泵浦光經過隔離器后輸入到由相移取樣光柵構成的激光器諧振腔結構中，隔離器的作用是保護泵浦源不受激光器諧振腔中輸出的激光的影響。

（2）摻雜光纖作為增益介質，在泵浦源輸出的泵浦光作用下實現粒子數反轉，摻雜光纖上的相移取樣光柵的主要作用是雙峰濾波及激光模式選擇，它能夠對激光器諧振腔內存在的光波進行選頻，從而得到雙波長激光的輸出。

（3）當激光器諧振腔內的增益大于損耗時，激光器起振；當泵浦光大于激光器閾值時，輸出雙波長激光。

上述步驟（1）和（2）中所說的相移取樣光柵所插入相移P的位置不變，改變插入相移P的大小時，會影響相移取樣光柵中透射峰的位置，進而影響輸出的雙波長激光器的輸出波長。當插入的相移量為?π?時，透射峰位于反射帶寬的中央，當相移量減小時，透射峰會向短波長方向移動；當相移量增大時，透射峰會向長波長方向移動。激光器輸出的波長會隨著相移P的大小而變化，但波長間隔不變。

上述步驟（1）和（2）中所說的相移取樣光柵所插入相移P的大小不變，改變插入相移P的位置，會影響相移取樣光柵的透射峰透射率大小，進而影響輸出的雙波長激光器的閾值。當相移P位置位于光柵中點時，相移取樣光柵的透射率最大，激光器的閾值最低，當相移P位置偏離光柵中點變化較小時，透射率變化較小，激光器的閾值較低，當相移P位置偏離光柵中點變化較大時，其透射率會嚴重損耗，激光器的閾值較大。

上述步驟（2）中所說的相移取樣光柵的雙峰濾波特性及激光模式選擇實現過程為：等效相移為π的多周期取樣光柵具有兩個反射率較高的反射窗口，在該取樣光柵上再插入相移，可在原有的雙波長反射譜內，打開窄帶的透射窗口，實現更加窄帶的雙波長濾波，更加有利于激光模式的選擇。

本發明的原理：