[發(fā)明專利]基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器及其設計方法

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• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111129929A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 嚴國鋒;胡思琪;何賽靈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/07;H01S3/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發(fā)明實施例公開了一種基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器，包括增益光纖和連接在所述增益光纖兩端的第一單模光纖和第一單模光纖，所述第一單模光纖的纖芯處刻有第一復合光纖光柵，所述第二單模光纖的纖芯處刻有第二復合光纖光柵，所述第一復合光纖光柵和第二復合光纖光柵組合成光纖光柵對，形成激光器反饋腔鏡。本發(fā)明實施例還提供上述多波長光纖激光器的設計方法，該方法利用多顆粒度量子點摻雜光纖作為增益介質，通過超快光先激光寫入，完成多波長復合腔鏡制備，實現(xiàn)多波長光纖激光器設計。

技術領域

本發(fā)明實施例屬于光纖光學工程領域，特別涉及了一種基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器及其設計方法。

背景技術

目前成熟的、占一半以上市場份額的高功率和用于光通信的光纖激光器，輸出波長主要集中在1060nm和1550nm附近。輸出波長的單一化限制了光纖激光器在更多領域尤其是重要波段——可見光波段的應用。近年來，可見光波段的激光器發(fā)展迅速，在生物醫(yī)學光學(比如：激光眼科手術、血管性疾病治療、超分辨率熒光成像等)、光存儲、激光彩色顯示、激光精密加工以及作為光參量振蕩器的抽運源等方面都有著廣泛的應用。特別是目前激光照明和可見光通信(LiFi)研究的火熱，也吸引著更多力量加入到可見光激光器的研究中。而對于光纖激光器而言，由于增益光纖中摻雜稀土元素的限制，難以直接獲得可見光輸出。伴隨著光纖技術的進步和材料科學的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)通過高功率泵浦和頻率上轉換效應，光纖激光器可以實現(xiàn)近紅外和可見光波段激光輸出。除了傳統(tǒng)的石英有源光纖，氟化物稀土摻雜光纖在可見光光纖激光器研究方面應用十分廣泛。通過不同元素(Er，Ti，Pr，Nd等)的摻雜，基于氟化物光纖的光纖激光器可以實現(xiàn)從400nm到800nm多種波長的輸出，且最大輸出功率已可以達到1W。盡管利用頻率上轉換的方式可以實現(xiàn)光纖的可見光輸出，但存在著很多問題，如光功率轉換效率低(20％)、對泵浦源的功率和波長要求高、輸出波長選擇有限、氟化物光纖上制備光纖光柵腔鏡困難，與普通單模光纖熔接困難等，需要進一步的研究和解決。

發(fā)明內容

鑒于此，本發(fā)明實施例提供基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器及其設計方法，解決了相關技術中存在的輸出波長選擇有限、氟化物光纖上制備光纖光柵腔鏡困難，與普通單模光纖熔接困難等問題。

本發(fā)明實施例所采用的技術方案如下：

本發(fā)明實施例提供一種基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器，包括增益光纖和連接在所述增益光纖兩端的第一單模光纖和第一單模光纖，所述第一單模光纖的纖芯處刻有第一復合光纖光柵，所述第二單模光纖的纖芯處刻有第二復合光纖光柵，所述第一復合光纖光柵和第二復合光纖光柵組合成光纖光柵對，形成激光器反饋腔鏡。

進一步地，所述增益光纖的纖芯中摻雜有量子點。

進一步地，所述量子點為經(jīng)過Q頻移處理的量子點；所述量子點具有不同顆粒度。

進一步地，所述第一復合光纖光柵中具有不同周期的光纖光柵。

進一步地，所述第二復合光纖光柵中具有不同周期的光纖光柵。

本發(fā)明實施例還提供一種基于多粒度量子點摻雜的多波長光纖激光器的設計方法，包括：

根據(jù)所需激光輸出波長要求(波長數(shù)i，波長λ_i，i＝1,2,3……)，選擇不同顆粒度量子點摻雜的光纖作為增益光纖，保證增益帶寬覆蓋輸出波長所在的波段；

根據(jù)輸出功率P和激光器運轉縱模間隔Δυ要求，確定增益光纖長度L，并將增益光纖兩端分別熔接上第一單模光纖和第二單模光纖；

根據(jù)激光輸出波長，在第一單模光纖和第二單模光纖上刻寫相對應的不同諧振波長的光纖光柵對FBGP_k(k＝1,2,3……)，形成激光器反饋腔鏡，最終完成多波長光纖激光器設計。

進一步地，所述不同顆粒度量子點指經(jīng)過Q頻移處理過的量子點。