[發明專利]一種基于鉍鉺共摻光纖的超寬帶光源

在審

• 申請號: 202110782238.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113540951A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 成煜;袁同樂;苑立波;陳明
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/067;H01S3/16;H01S3/131
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本發明提供了一種基于鉍鉺共摻光纖的超寬帶光源，包括泵浦激光器、隔離器、鉍鉺共摻光纖和彎曲單模光纖，所述鉍鉺共摻光纖是指主要摻雜了鉍、鉺兩種離子和一定濃度鋁離子的有源光纖；所述彎曲單模光纖是以一定直徑彎曲，盤成若干圈的普通單模光纖，用于濾除高階模，提高光束質量；泵浦激光器、隔離器、鉍鉺共摻光纖和單模光纖依次連接；泵浦激光器發出的泵浦光通過隔離器后進入鉍鉺共摻光纖中，激發鉍鉺共摻光纖中的鉍、鉺等離子的外層電子躍遷產生熒光，通過這種簡單結構可得到衍射極限的高亮度寬帶光譜。本發明采用單程泵浦結構，結構簡單，成本低，亮度高，容易實現，通過鉍、鉺、鋁等共摻雜濃度、泵譜激光器功率和光纖長度的調整，可以輸出1400～1700nm的高亮度超寬帶熒光譜。

(一)技術領域

本發明屬于稀土摻雜光纖光源領域，具體涉及一種基于鉍鉺共摻光纖的超寬帶光源。

(二)背景技術

近年來，人眼安全范圍輻射的寬帶ASE光纖光源逐漸成為研究熱門，在醫療、光通信、光纖傳感和光器件測試等領域獲得了廣泛應用。目前，摻鉺光纖光源的研究和應用已經較為成熟，并且已經實現了商品化，但波長范圍僅限1527nm～1625nm。無水光纖制備技術的發展使石英光纖在1100～1700nm的波長范圍內具有很低的損耗，開發超寬帶光纖光源對全波帶通信的應用和發展能起到巨大推動作用，還能促進大容量光纖傳感、光信息處理、生物學等領域發展。

由于稀土摻雜玻璃光纖具有較寬的增益譜，已被廣泛應用于構建光纖放大器與激光器等有源光器件，摻鉺離子(Er³⁺)光纖的發射譜在1550nm通信窗口，它還具有減少系統相干背向散射噪聲、光瑞利散射引起的相位噪聲以及光學克爾效應引起的相位零漂移的特點，是一種優秀寬帶光源。

與目前商用的寬帶輻射發光二極管相比，摻鉺超寬帶光纖光源具有溫度穩定性好、輸出功率高、光譜穩定性好、偏振相關性低、使用壽命長和易于與單模光纖傳感系統耦合等特點。稀土摻雜光纖目前因為受限于摻鉺光纖的工作帶寬，市面上的摻鉺光纖光源的帶寬范圍多集中在C+L帶(1527～1625nm)，也有少數帶寬為1460～1625nm的S+C+L波段的超寬帶光纖光源。

目前可以通過改變基質材料和抽運波長等條件，使摻鉍材料在900～1800nm波段陸續實現超寬帶近紅外(NIR)、覆蓋整個低損耗通信窗口的熒光，成為該波段最有前途的活性介質之一。

從光源的放大效果來看，鉍離子和鉺離子的摻雜濃度是影響寬帶光源技術的重要因素，可以通過調整鉍離子和鉺粒子在光纖中的摻雜濃度，制成帶寬大、平坦度好、輸出功率高的寬帶光纖光源。

專利201310560649.4公開了一種超寬帶光纖光源系統，其利用半導體泵浦激光器發出泵浦光，經過寬帶光纖耦合器，分別泵浦鉺粒子摻雜光纖和鉍離子摻雜光纖，從而分別形成鉺粒子摻雜光纖超熒光和鉍離子摻雜光纖超熒光，再通過寬帶耦合器耦合，得到發射光譜范圍在1100～1600nm的超寬帶光纖光源。該專利光譜范圍無法覆蓋1600～1700nm。

專利201310560641.8公開了一種超寬帶光源，該專利利用泵浦光發射裝置發射泵浦光，鉺、銩和釹(或鏑，鐠)離子分別摻雜的光纖，在被泵浦光發射裝置泵浦后，分別產生的三路自發輻射光在泵浦光的抽運下得到放大，形成三路熒光，三路熒光通過光纖耦合器耦合，在光纖耦合器的輸出端得到1100～1600nm的超寬帶熒光。該專利光譜范圍無法覆蓋1600～1700nm。

專利201310560042.6公開了一種基于鉺銩釹共摻光纖的超寬帶光源，包括泵浦激光器、激光耦合器和鉺銩釹共摻光纖，泵浦激光器發出的泵浦光通過泵浦耦合器進入鉺銩釹共摻光纖，由鉺銩釹共摻光纖輸出端發射1280～1685nm寬帶光。該超寬帶光源的熒光譜在1530nm、1470nm和1310nm有三個較大的發射峰，但光源平坦度差。