[發(fā)明專利]一種基于復(fù)合腔內(nèi)駐波條件篩選方案的窄線寬光纖激光器

在審

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• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN114825007A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅家豪;師肇江;楊世超;劉靜敏;余霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/0933;H01S3/094
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本發(fā)明公開了一種基于復(fù)合腔內(nèi)駐波條件篩選的縱模選擇方案，以及基于該方案的窄線寬光纖激光器。激光器的基本結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體激光泵浦源，波分復(fù)用器，刻寫在增益光纖上的有源相移光柵和刻寫在單模光纖上的布拉格光柵。有源相移光柵與布拉格光柵共同構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu)的諧振腔，簡稱復(fù)合腔。利用復(fù)合腔內(nèi)駐波條件篩選諧振縱模，實(shí)現(xiàn)諧振縱模的減少甚至單縱模輸出。激光從有源相移光柵輸出。本發(fā)明的激光器結(jié)構(gòu)簡單，在實(shí)現(xiàn)輸出窄線寬輸出的同時(shí)有較高的輸出功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種線形腔光纖激光器，尤其涉及一種基于有源相移光柵和布拉格光柵的線形復(fù)合腔光纖激光器，屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖激光器具有窄線寬，噪聲低，單頻特性好的優(yōu)點(diǎn)，在各種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。光纖激光器根據(jù)腔型結(jié)構(gòu)可被分為線形腔和環(huán)形腔激光器，線性腔激光器可進(jìn)一步分為分布布拉格光柵光纖激光器(DBR)與分布反饋式光纖激光器(DFB)。

環(huán)形腔激光器腔長長，依靠窄帶濾波器實(shí)現(xiàn)單縱模輸出，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對濾波器要求較高；線形腔只有在腔長極短的條件下，才容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的單縱模輸出，其輸出功率因此較低，一般為μW或mW量級(jí)。此外，DBR與DFB型光纖激光器的輸出線寬通常在kHz量級(jí)，現(xiàn)有進(jìn)一步壓窄輸出線寬的技術(shù)往往需要較為復(fù)雜的諧振腔結(jié)構(gòu)，這不僅將導(dǎo)致激光器穩(wěn)定性與輸出功率的下降，還不利于大規(guī)模制造。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提出了一種基于相移光柵的縱模選擇方案，并將其應(yīng)用于復(fù)合腔結(jié)構(gòu)的光纖激光器中，在實(shí)現(xiàn)窄線寬的輸出同時(shí)獲得較高的輸出功率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

1.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)窄線寬輸出的技術(shù)方案是：一種基于復(fù)合腔結(jié)構(gòu)的光纖激光器。激光器的組成包括半導(dǎo)體激光泵浦源1，波分復(fù)用器2，刻寫在鉺鐿共摻增益光纖3上的有源相移光柵4和刻寫在單模光柵上的布拉格光柵5。所述半導(dǎo)體激光泵浦源1的尾纖101與所述波分復(fù)用器2的反射端尾纖201相熔接，所述波分復(fù)用器2的公共端尾纖202與所述增益光纖3相熔接，所述增益光纖3與所述布拉格光柵5相熔接。

半導(dǎo)體激光泵浦源1的輸出泵浦激光，經(jīng)由反射端201進(jìn)入波分復(fù)用器2，再由公共端口202向增益光纖3傳輸。增益光纖3中的摻雜離子被泵浦激光激發(fā)，產(chǎn)生的自發(fā)輻射光在由有源相移光柵4和布拉格光柵5共同構(gòu)成的諧振腔內(nèi)來回振蕩產(chǎn)生激光。振蕩形成的激光由相移光柵4輸出，再由公共端202進(jìn)入波分復(fù)用器2，最終從透射端203輸出。有源相移光柵4與布拉格光柵5可等效為三個(gè)腔鏡的復(fù)合結(jié)構(gòu)的線形腔。形成的復(fù)合腔需要輸出縱模同時(shí)滿足兩個(gè)諧振腔的駐波條件，可以減少輸出縱模的數(shù)量。同時(shí)復(fù)合腔能夠有效提高腔內(nèi)光子數(shù)壽命，實(shí)現(xiàn)窄線寬輸出。在諧振腔外的增益光纖301也同時(shí)被泵浦光激發(fā)，可以對諧振腔輸出的激光實(shí)現(xiàn)放大。

2.所述激光器的半導(dǎo)體激光泵浦源1采用光纖耦合輸出，與波分復(fù)用器的反射端尾纖201相熔接。激光器可采用反向或雙向泵浦結(jié)構(gòu)，以提高輸出功率。

3.所述有源相移光柵4的反射譜中心波長需要與布拉格光柵5的反射譜中心波長相匹配。

4.所述有源相移光柵4作為諧振腔的輸出端，可對其反射率進(jìn)行優(yōu)化，反射率的大小對輸出線寬和功率均有影響。

5.增益光纖302的長度與布拉格光柵5的尾纖長度均可根據(jù)所需輸出功率進(jìn)行優(yōu)化。

6.所述布拉格光柵反射率高，以便在諧振腔內(nèi)形成激光振蕩。