[發明專利]基于超表面外腔鏡的可控多波長光纖外腔激光器

有效

• 申請號: 201810838035.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108988106B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 夏金松;邱幸枝;曾成;袁帥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067;H01S3/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種基于超表面外腔鏡的可控多波長光纖外腔激光器，屬于激光器領域，包括光纖放大器、光纖環形器、光纖準直器、光纖耦合器，以及超表面外腔鏡，其中,信號光在光纖放大器中進行增益放大，經光纖環形器端口1’傳輸至端口2’，經過光纖準直器準直后垂直入射至超表面外腔鏡上；該超表面外腔鏡用于接受入射的準直光，并對該準直光進行波長選擇，將選擇的單/多波長反射至所述光纖準直器；該反射光被光纖準直器收集后經過光纖環形器端口2’傳輸至端口3’，然后進入光纖耦合器進行部分輸出以及部分返回光纖放大器形成回路。本發明通過超表面外腔鏡實現單/多波長激光的可控輸出，結構簡單，成本低廉，可靠性好。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，更具體地，涉及一種基于超表面外腔鏡的可控多波長光纖外腔激光器。

背景技術

隨著大容量光纖通信網的發展，密集波分復用技術得以廣泛應用。在密集波分復用系統中，其核心部件激光光源-多波長激光器同時為多個信道提供所需光源，使光發射端的成本大幅度降低，是實現低成本傳輸的理想解決方案。

在光纖通信、光纖傳感以及多光束干涉測量系統中，多波長激光器起著日益重要的作用。在已有的相關報道中，多波長激光器既可采用半導體激光器陣列，也可以使用多個光纖光柵耦合，或用摻稀土元素的光纖激光器，但上述激光器的激光輸出在線寬、模式以及波長穩定性等方面均不能達到理想的要求，并且激光器結構復雜。外腔半導體激光器大多使用光纖光柵或閃耀光柵作為外腔反饋元件，用來對半導體激光器輸出的眾多模式進行選擇，大多數激光器只能從這些模式中選擇一個模式,輸出單一波長的激光。對于多波長光纖激光器而言，由于增益媒介(如鉺離子)在增益頻譜上呈現均與展寬的特性，激光輸出譜線中存在很強的模式競爭，需要合適的腔體結構設計來抑制模式競爭，達到穩定的多波長輸出的目的。目前實現多波長光纖激光器采用的技術包括基于保偏光纖的梳狀濾波器，利用可飽和吸收體的被動鎖模技術以及改進的馬赫-曾德爾濾波器。但是上述方案結構都比較復雜，需要昂貴的保偏光纖，同時對腔體的損耗，偏振態等需要非常精細的調節，難以獲得穩定的多波長輸出。在被動鎖模技術中由于閾值較高，功耗過大，使得器件的效率大幅下降。

近些年來，介質超表面結構以其結構簡單，設計靈活，和低損耗的特點成為研究熱點。超表面結構中的電偶極子振蕩產生的法諾諧振可以達到很高的品質因子。基于超表面結構的無源器件，包括全反射鏡，惠更斯超表面，傳感器等的研究比較成熟，但是與有源器件的結合還是鮮有報道。

因此，研發一種基于超表面外腔鏡的多波長光纖外腔激光器，既能輸出可控多波長激光，又能解決現有多波長激光器結構復雜且輸出波長穩定性不理想的缺陷，成為本領域的技術難題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于超表面外腔鏡的可控多波長光纖外腔激光器，其目的在于，利用具備超表面結構的超表面外腔鏡作為激光器反射鏡和波長選擇元件，通過調節超表面結構上微納圖形陣列的周期排布、微納圖形的尺寸改變單個微納圖形陣列的反射波長，通過一個或拼接多個微納圖形陣列實現所述超表面外腔鏡反射一個或多個波長，從而實現激光器單/多波長激光的可控輸出。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

基于超表面外腔鏡的多波長光纖外腔激光器，包括光纖放大器、光纖環形器、光纖準直器、光纖耦合器，其特征在于，還包括超表面外腔鏡，其中，

所述光纖放大器用于對信號光進行增益放大，然后入射至所述光纖環形器的端口1’隨后進入其端口2’，然后經過所述光纖準直器準直后垂直入射至所述超表面外腔鏡上；

所述超表面外腔鏡用于接受入射的準直光，并對該準直光進行波長選擇，將選擇的單/多波長反射至所述光纖準直器，然后入射至所述光纖環形器的端口2’隨后進入其端口3’，然后射出至所述光纖耦合器；

所述光纖耦合器用于將一部分的光輸入至所述光纖放大器中進行放大形成回路，剩余部分進行輸出。