[發(fā)明專利]一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310633811.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103682963A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫琪真;賈衛(wèi)華;孫小慧;徐志林;羅海鵬;劉德明
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/106
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明光纖傳感、光纖通信等領(lǐng)域所應(yīng)用的光源，是一種基于微光纖的可調(diào)諧多波長光纖激光器。

背景技術(shù)

多波長激光器是一種重要的光電子器件，在光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感、光譜分析等領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。近年來，隨著微納光子學(xué)的發(fā)展和光纖制備工藝的不斷改進(jìn)，低損耗的微納光纖已經(jīng)被制備出來，并已應(yīng)用于制作微納光子學(xué)器件。微型光纖激光器通過一段摻雜微納光纖提供增益，增益光纖構(gòu)成的光學(xué)諧振腔具有濾波和選頻的雙重作用，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，成本很低，便于調(diào)諧，可滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用需求。目前，國際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微盤激光器、微光纖環(huán)形結(jié)激光器、微球激光器等微型化激光器。然而，目前大多數(shù)微型化激光器都是單一波長激射，多波長微型化激光器很少有報(bào)道。因此，開發(fā)一種基于微納光纖的多波長激光器很有必要。

目前多實(shí)現(xiàn)多波長輸出的方法多種多樣。常見的有：將稀土光纖液氮冷卻到77K，使用相位調(diào)制器或頻移器、腔內(nèi)引入非線性增益如四波混頻、受激拉曼/布里淵散射。其中，在腔內(nèi)引入四波混頻技術(shù)可能最為簡單，易于實(shí)現(xiàn)。研究者通常將幾千米高非線性光纖或光子晶體光纖插入多波長稀土光纖激光腔內(nèi)激發(fā)非線性四波混頻，但這會(huì)大大增加系統(tǒng)尺寸和系統(tǒng)成本。因此，開發(fā)一種低成本、高非線性光學(xué)材料，使其更容易地激發(fā)四波混頻，并且更容易地應(yīng)用到微光纖激光器中，更顯得非常重要。石墨烯材料由于其獨(dú)特的二維原子結(jié)構(gòu)，其三階非線性系數(shù)高達(dá)10^-7esu，比普通石英玻璃光纖大8個(gè)數(shù)量級，在超薄的石墨烯片中就能容易地產(chǎn)生極強(qiáng)的非線性四波混頻，因此，可將其引入稀土摻雜光纖諧振腔中，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多波長輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法，本發(fā)明的方案利用微米直徑光纖制備出尺寸小、穩(wěn)定、可調(diào)諧的多波長光纖激光器。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器，包括依次相連的泵浦激光器、線型諧振腔和激光輸出端；泵浦激光器與線型諧振腔之間還接有第一錐形光纖，激光輸出端與線型諧振腔之間還接有第二錐形光纖。

進(jìn)一步地，所述線型諧振腔放置在低折射率基質(zhì)上，線型諧振腔包括依次相連的寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器，寬帶微光纖布拉格光柵的另一端還與第一錐形光纖相連，高摻雜微光纖梳狀濾波器的另一端還與第二錐形光纖相連。

進(jìn)一步地，寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器之間通過微光纖相連。

進(jìn)一步地，高摻雜微光纖梳狀濾波器包括第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)通過耦合區(qū)域相連。

一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器的制備方法，包括制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、高摻雜微光纖梳狀濾波器和錐形光纖的步驟，以及將第一錐形光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖、高摻雜微光纖梳狀濾波器、第二錐形光纖依次相連的步驟。

進(jìn)一步地，制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵的方法包括：

1）用火焰加熱法把普通單模光纖或無包層的高摻雜稀土離子光纖拉細(xì)至微米尺度直徑，得到微光纖；

2）用光學(xué)誘導(dǎo)沉積法，在上述微光纖的一端涂覆石墨烯，即：將石墨烯分散液在光倏逝場的作用下沉積到指定部位，得到一段表面涂覆石墨烯的微光纖；

3）在微光纖的另一端用相位掩模法刻寫寬帶微光纖布拉格光柵。

進(jìn)一步地，制備高摻雜微光纖梳狀濾波器的方法包括：

4a）將無包層的高摻雜稀土離子光纖用火焰加熱法拉細(xì)至微米尺度直徑，得到高摻雜稀土離子微光纖，將高摻雜稀土離子微光纖的一端固定在第一光纖夾具上；

4b）將高摻雜稀土離子微光纖的另一自由端向第一光纖夾具緩慢靠近，待高摻雜稀土離子微光纖的腰錐處彎成一個(gè)大環(huán)后，往高摻雜稀土離子微光纖的軸向緩慢旋轉(zhuǎn)自由端；

4c）大環(huán)分裂成兩個(gè)小環(huán)，即第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)之間的微光纖部分成為兩環(huán)之間耦合區(qū)域；

4d）將高摻雜稀土離子微光纖的自由端固定在第二光纖夾具上，這樣便制備得到高摻雜微光纖梳狀濾波器；再將高摻雜微光纖梳狀濾波器從兩光纖夾具上取下，放置在低折射率基質(zhì)上，用紫外膠進(jìn)行固定。

進(jìn)一步地，制備錐形光纖及連接各器件的步驟包括：