[實用新型]單頻激光光源

有效

• 申請號: 201920182140.3
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN209448210U
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 文僑;孫志豪
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/105
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 李艷麗

本實用新型適用于光學技術領域，提供了單頻激光光源，包括泵浦單元；諧振腔；諧振腔包括第一反射濾波單元和第二反射濾波單元，用于對諧振腔內的激光進行濾波和反射；以及增益介質；調諧單元，用于調節第一反射濾波單元和/或第二反射濾波單元的中心波長和/或濾波帶寬和/或重疊區域邊緣的斜率；第一反射濾波單元和第二反射濾波單元的濾波范圍部分重疊，激光經過第一反射濾波單元和第二反射濾波單元的濾波后實現單縱模輸出，獲得中心波長和/或帶寬可調的單頻激光。該單頻光源不受單個窄帶濾波光柵的極窄濾波范圍要求所限，降低了工藝難度，還可以避免濾波性能和輸出功率相互制約，使濾波單元的選擇更加靈活，且波長和帶寬可調。

技術領域

本實用新型屬于光學技術領域，特別涉及一種單頻激光光源。

背景技術

在現代激光技術的發展基礎上，精密干涉測量、激光傳感技術和光通信技術等領域得到了飛速的發展。精密干涉測量主要以激光波長作為“尺子”，利用干涉原理來測定各種參量，如加速度、位移、角位移等等。由于光波長為nm數量級，因此其分辨精度是電學、磁學元件無法比擬的。激光干涉儀以其特有的大測量范圍、高分辨率和高測量精度等優點，在精密和超精密測長領域獲得了廣泛的應用。而精密干涉測量的距離和干涉質量與激光的線寬緊密相關。實際設計中為了進一步增加測量精度，要求激光線寬要小于lkHz。

在激光傳感技術中，由于深海油氣開發和國防發展的需要，水聲探測裝備越來越得到了世界各國的重視。由光纖激光水聽器陣列構成的聲吶脈沖測距系統，己進入工程試驗階段，光纖激光水聽器是水聲探測裝備的核心設備，其最小可分辨縱向應變量由光纖激光器的線寬決定，激光器線寬越窄，水聽器的聲壓分辨率就越高，就更能滿足對微弱信號的探測。

而對于光通信，隨著互聯網的普及，如何提高系統傳輸速率成為了光通信領域的重要研究目標。在高速傳輸速率的光通信系統中，為了滿足誤碼的要求，調制格式下，激光線寬需要進一步縮窄。

從以上的分析可知，高單色性、高相干性的激光光源擁有極大的需求，這也要求激光器輸出的單模光譜線寬要窄，而且必須工作在穩定的單縱模狀態。而這也使得光纖激光器通過必要模式選擇和控制措施，如諧振腔結構改進或利用非線性二波混頻等，使諧振腔內只存在一個縱模振蕩，即工作在單縱模或單頻運轉狀態。

由于光纖激光器諧振腔長通常會達到幾十厘米甚至米的量級，加入激光器工作在單頻運轉狀態，光纖激光器就能獲得良好單色性、相干性，使光電系統的性能得到極大改善和提升，獲得極大的經濟效益和社會效益。因此單頻窄線寬光纖激光器具有非常高的實用價值。

目前使用的主流單頻激光器之一是短直腔單頻光纖激光器。長線形腔由于駐波效應在增益介質中形成的空間燒孔，將導致激光器產生多模振蕩，輸出光譜線寬展寬。在腔內激光傳播過程中，腔長同縱模間隔成反比，隨著諧振腔長變短，腔內縱模間隔加大，如圖1所示，當相鄰縱模間隔L1大于腔鏡的反射光譜帶寬L2或有源光纖的增益譜寬時，激光器就可獲得單頻運轉，實現單頻窄線寬激光輸出。縱模間隔與腔長成反比，對于確定增益光譜帶寬和光纖光柵反射光譜帶寬的情況下，腔長越小，縱模間隔越大，越容易實現單模運轉。通過縮短諧振腔長使縱模間隔超過增益譜寬的方案，通常帶寬可控制在幾十納米，通過縮短諧振腔長使縱模間隔超過光纖光柵反射光譜帶寬的方案，由于工藝所限，通常帶寬可控制在幾百皮米，因此通常通過后者方案實現窄帶寬單頻光源。

如圖2，現有一種窄線寬的單頻光源，將窄帶光纖光柵01和寬帶光纖光柵02作為腔鏡，整體腔鏡反射光譜帶寬主要取決于窄帶光纖光柵01，此時的諧振腔的腔長只有幾個厘米長才能保證縱模間隔超過窄帶光纖光柵01的反射光譜帶寬L3。當窄帶光纖光柵反射光譜帶寬L3越大，腔長就需要越短，然而腔長縮短對輸出功率有極大限制。若要保證較高的輸出功率，就要提高對窄帶光纖光柵01的要求，即要求其反射光譜帶寬L3更窄，工藝難度就更大。因此，對于短直腔單頻光纖激光光源，窄帶光纖光柵和輸出功率之間的相互制約成為難題。

實用新型內容