一种双波长全光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种双波长全光纤激光器，包括激光腔、泵浦激光、激光腔输入端光纤、以及激光腔输出端光纤，以所述激光腔输入端光纤所在为前端，激光腔内依顺序设置由光纤相连接的第一光纤布拉格光栅反射器、有源光纤和第二光纤布拉格光栅反射器；所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器均由光纤布拉格光栅的三阶与二阶谐波反射实现1.06微米光波段和1.55微米光波段的双波长光反馈，且所述光纤布拉格光栅都为IIa型光栅；所述双波长全光纤激光器从激光腔输出端光纤同时输出1.06微米和1.55微米波段激光。本发明专利技术的双波长全光纤激光器结构紧凑、成本低、制作效率高，且实现方法简单。

A dual wavelength all fiber laser

The invention discloses a dual-wavelength all-fiber laser, which comprises a laser cavity, a pump laser, a fiber at the input end of the laser cavity, and a fiber at the output end of the laser cavity. The first fiber Bragg grating reflector and the second fiber Bragg grating reflector realize the dual-wavelength optical feedback of 1.06 micron and 1.55 micron by the third-order and second-order harmonic reflection of the fiber Bragg grating, and the fiber Bragg grating is a type IIa grating. The dual-wavelength all-fiber laser outputs 1.06 micron and 1.55 micron wavelengths simultaneously from the output fiber of the laser cavity. The dual wavelength all fiber laser has compact structure, low cost, high manufacturing efficiency and simple implementation method.

【技术实现步骤摘要】
一种双波长全光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光领域，特别是一种具有可以实现在1.06微米和1.55微米光波段同时实现激光输出的双波长全光纤激光器。
技术介绍
多波长光纤激光器凭借着其多个波长激光输出、窄线宽、高信噪比以及全光纤结构，在波分复用系统、光纤传感、光学仪器系统检测、高分辨光谱学以及微波光子学等领域具有较大的发展前景，近年来得到了持续的关注。通常来讲，多波长光纤激光器有两个必备条件：1)光纤提供的增益可以同时覆盖所设计的多个波长；2)在光纤结构中具有相应的波长选择器件或者结构。不同波长的激光具有不同的特点与应用。例如：1.06微米光波段激光被广泛应用于激光加工、相干光测量(如：LIGO引力波天文台)，同时由于其位于第二生物组织学近红外窗口，在生物医学诊疗领域具有极其重要的应用价值。1.55微米波段激光，由于其位于光通信领域的常规低损耗波段(C波段)，是光纤通信网络的主干信号源，而且其对于皮肤病治疗有着显著的意义。因此，光纤激光器如果具备在1.06微米以及1.55微米跨波段同时输出的能力，将会在通信、传感测量以及生物医疗领域发挥重要的作用。为了实现上述功能，来自芬兰坦佩雷理工大学的M.Ruso等人，采用级联一段50厘米的掺铒光纤和一段70厘米的掺镱光纤完成双波段增益，同时结合两个具有不同反射波长的半导体可饱和吸收镜，分别对上述两个波段光反馈，实现了发射于1.06/1.55微米的双波长锁模激光器(OpticsLetters,29,2246,2004)。这种方法的增益光纤和波长选择/反馈器件各自独立，对激光器的一体性、紧凑型和可集成性提出了挑战。铒镱共掺有源光纤的出现，为增益光纤的一体化带来了便利。结合铒镱共掺有源光纤，法国CNRS的J.Boullet等人利用对应于分立式的两个空间反射镜(OpticsExpress,14,3936,2006)，马来西亚马来亚大学的Z.Jusoh等人采取两个不同周期的级联光纤布拉格光栅(UkrainianJournalofPhysicalOptics,15,118,2014),中国深圳大学C.Guo等人采用两个不同环形腔结构(IEEEPhotonicsJournal,9,1502609,2017)，分别实现了1.06/1.55微米双波长全光纤激光器。然而，上述报道依旧需要两个相互独立的光反馈结构来实现谐振与波长选择，而且所需有源光纤的长度都在1米以上，难以满足进一步缩小激光器尺寸、简化制作过程以及降低成本的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种具有制作简单、结构紧凑的双波长全光纤激光器，以此实现1.06微米和1.55微米波段激光同时输出。为实现以上目的，本专利技术采取如下技术方案：一种双波长全光纤激光器，包括激光腔、泵浦激光、激光腔输入端光纤、以及激光腔输出端光纤，以所述激光腔输入端光纤所在为前端，激光腔内依顺序设置由光纤相连接的第一光纤布拉格光栅反射器、有源光纤和第二光纤布拉格光栅反射器；第一和第二光纤布拉格光栅反射器用于构成光反馈谐振腔；所述有源光纤用于提供双波长的增益；所述泵浦激光通过激光腔输入光纤输入激光腔内,实现对有源光纤的泵浦,达到对1.06微米波段和1.55微米波段的双波段光增益，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器构成光谐振腔，实现对双波段的增益光反馈，最后通过激光腔输出端光纤，完成1.06微米波段激光和1.55微米波段激光的同时输出；所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器均由光纤布拉格光栅的三阶与二阶谐波反射实现1.06微米光波段和1.55微米光波段的双波长光反馈，且所述光纤布拉格光栅都为IIa型光栅。作为优选的技术方案，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器均是采用准分子激光器结合相位掩膜板法写制，对所述有源光纤直接进行曝光，实现周期性折射率调制；所述准分子激光器采用193纳米紫外准分子激光器；所述相位掩膜板，其周期为C+L波段光栅所设计，通过改变相位掩膜板的周期来实现光栅反射波长的调谐。作为优选的技术方案，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器写制于光纤上，用于写制布拉格光栅的光纤长度为3-25毫米，纤芯直径必须小于3微米，纤芯锗离子含量大于10％。作为优选的技术方案，所述有源光纤采用铒镱共掺光纤，即纤芯同时掺杂镱离子和铒离子，为1.06微米和1.55微米波段同时提供增益。作为优选的技术方案，所述有源光纤的纤芯与包层的直径要与第一、第二光纤布拉格光栅反射器相匹配，且所述有源光纤的长度为8-20厘米。作为优选的技术方案，所述泵浦激光的输出波段为铒镱离子的共同的吸收波段。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点和效果：(1)本专利技术所采用的光纤布拉格光栅反射器，通过自身二阶和三阶谐波反射，一次单个反射器便可以同时为1.06微米和1.55微米波段提供高效地光反馈能力。(2)本专利技术所采用的光纤布拉格光栅反射器的双波长谐振反射都为IIa型，具有高稳定性和极端环境耐受力。(3)本专利技术所采用的光纤布拉格光栅反射器仅通过C波段相位掩膜版一次制作便可以完成，制作效率高，实现方法简单。(4)本专利技术的1.06/1.55微米双波长全光纤激光器，利用单一泵浦，而且可以将增益光纤长度压缩至10厘米以下，从而实现结构紧凑、降低成本的目的。附图说明图1是本实施例的双波长全光纤激光器的结构示意图，附图标记：1-激光腔；2a-第一光纤布拉格光栅反射器；2b-第二光纤布拉格光栅反射器；3-有源光纤；4-泵浦激光；5-激光腔输入端光纤；6-激光腔输出端光纤；7-1.06微米波段激光；8-1.55微米波段激光。图2是本实施例中，同时具备双波段反射的光纤布拉格光栅在193nm准分子激光结合C波段相位掩膜板进行写制过程中，光栅传输光谱典型生长衍化形式。图3是本实施例中的光纤布拉格光栅的特征传输谱线，以及其作为反射器所构成的分布布拉格反馈式光纤激光器的双波长激光输出谱线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不限于本专利技术。实施例如图1所示，一种双波长全光纤激光器，包括激光腔1、泵浦激光4、激光腔输入端光纤5、以及激光腔输出端光纤6，以所述激光腔输入光纤6所在为前端，激光腔1内依次设置由光纤相连接的第一光纤布拉格光栅反射器2a、有源光纤3和第二光纤布拉格光栅反射器2b；所述双波长全光纤激光器从激光腔输出端光纤6同时输出1.06微米波段激光7和1.55微米波段激光8；在本实施中，所述泵浦激光4的波长为980纳米，为铒镱离子的共同泵浦吸收波段，只要满足铒镱离子共同泵浦吸收波段都适用于本实施例；所述有源光纤3采用铒镱共掺光纤，即纤芯同时掺杂镱离子和铒离子，为1.06微米和1.55微米波段同时提供增益；此外，所述有源光纤3的纤芯与包层的直径要与两个光纤布拉格光栅反射器相匹配，且所述有源光纤的长度为8-20厘米；在本实施例中，两个光纤布拉格光栅反射器2a和2b都本征具有三阶与二阶谐波强反射，可以同时实现对1.06微米和1.55微米波段双波段光反馈，且传输谱线相同，波长匹配，每个光栅在上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长全光纤激光器，包括激光腔、泵浦激光、激光腔输入端光纤、以及激光腔输出端光纤，其特征在于，以所述激光腔输入端光纤所在为前端，激光腔内依顺序设置由光纤相连接的第一光纤布拉格光栅反射器、有源光纤和第二光纤布拉格光栅反射器；第一和第二光纤布拉格光栅反射器用于构成光反馈谐振腔；所述有源光纤用于提供双波长的增益；所述泵浦激光通过激光腔输入光纤输入激光腔内,实现对有源光纤的泵浦,达到对1.06微米波段和1.55微米波段的双波段光增益，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器构成光谐振腔，实现对双波段的增益光反馈，最后通过激光腔输出端光纤，完成1.06微米波段激光和1.55微米波段激光的同时输出；所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器均由光纤布拉格光栅的三阶与二阶谐波反射实现1.06微米光波段和1.55微米光波段的双波长光反馈，且所述光纤布拉格光栅都为IIa型光栅。

【技术特征摘要】
1.一种双波长全光纤激光器，包括激光腔、泵浦激光、激光腔输入端光纤、以及激光腔输出端光纤，其特征在于，以所述激光腔输入端光纤所在为前端，激光腔内依顺序设置由光纤相连接的第一光纤布拉格光栅反射器、有源光纤和第二光纤布拉格光栅反射器；第一和第二光纤布拉格光栅反射器用于构成光反馈谐振腔；所述有源光纤用于提供双波长的增益；所述泵浦激光通过激光腔输入光纤输入激光腔内,实现对有源光纤的泵浦,达到对1.06微米波段和1.55微米波段的双波段光增益，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器构成光谐振腔，实现对双波段的增益光反馈，最后通过激光腔输出端光纤，完成1.06微米波段激光和1.55微米波段激光的同时输出；所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布拉格光栅反射器均由光纤布拉格光栅的三阶与二阶谐波反射实现1.06微米光波段和1.55微米光波段的双波长光反馈，且所述光纤布拉格光栅都为IIa型光栅。2.根据权利要求1所述的双波长全光纤激光器，其特征在于，所述第一光纤布拉格光栅反射器和第二光纤布...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉洋，徐志远，冯福荣，金龙，关柏鸥，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44