基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，包括：通过976nm泵浦源作为该激光器的泵浦源，掺镱光纤作为增益介质，高反射率平面镜和体布拉格光栅作为激光器的腔镜，在该线型腔掺镱光纤激光器中实现激光振荡，进而输出激光；入射到体布拉格光栅端面的光发生色散，当体布拉格光栅旋转至不同的角度，则对应不同波长的激光反射回到光纤准直器，在线型腔内往返传输，振荡输出该波长的激光。顺时针调节体布拉格光栅，控制中心波长向长波长方向调谐；通过逆时针调节体布拉格光栅，控制中心波长向短波长方向调谐。本发明专利技术实现了激光波长连续、定性定量地调谐，并减小激光腔内损耗，进而大幅提高掺镱光纤激光器输出激光的功率。

Wavelength tunable passively mode-locked ytterbium-doped fiber laser based on bulk Bragg grating

The invention discloses a wavelength tunable passively mode-locked Ytterbium-doped fiber laser based on bulk Bragg grating, which includes: using 976 nm pump source as pump source of the laser, Ytterbium-doped fiber as gain medium, high reflectivity planar mirror and bulk Bragg grating as cavity mirror of the laser, realizing laser oscillation in the linear cavity Ytterbium-doped fiber laser, and then outputting laser; When the volume Bragg grating rotates to different angles, the corresponding lasers of different wavelengths are reflected back to the fiber collimator, and the lasers of that wavelength are transmitted back and forth in the on-line cavity, oscillating and outputting. The volume Bragg grating is clockwise adjusted, and the wavelength of the control center is tuned in the direction of long wavelength; the wavelength of the control center is tuned in the direction of short wavelength by counterclockwise adjusting the volume Bragg grating. The invention realizes continuous, qualitative and quantitative tuning of laser wavelength, reduces the loss in laser cavity, and greatly improves the output laser power of Yb-doped fiber laser.

【技术实现步骤摘要】
基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器
本专利技术涉及超短脉冲光纤激光器
，尤其涉及一种基于体布拉格光栅的波长可调谐的被动锁模掺镱光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器具有许多优良特性。与传统的固体激光器相比较，光纤激光器输出的光束质量好，具有极好的单色性、方向性和稳定性；增益高，泵浦阈值低；转换效率高；具有更好的热稳定性，散热快；结构简单紧凑体积小巧，易于调节和维护，而且光纤激光器系统具有较好的稳定性和抗干扰能力；可实现多波长输出，波长可在较宽的范围内调谐；性价比高。因为具备上述优势，光纤激光器已经广泛应用于通信、工业和医疗等领域。其中，输出波长能够连续调谐的光源可以应用于高速波分复用/光时分复用(DWDM/OTDM)通信系统、光纤传感、光学相干层析光源以及计量测试等众多领域。近年来，波长可调谐的光纤激光器已成为研究热点。现有波长可调谐的光纤激光器存在如下缺点：有些激光器调节腔内的偏振控制器实现波长调谐，但是调谐范围窄，并且此种调谐是随机的，不可重复的。有些激光器在腔内插入额外的可调滤波器或其他调谐器件，增大了腔内损耗，不利于提高输出激光的功率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，本专利技术实现了激光波长连续、定性定量地调谐，并减小激光腔内损耗，进而大幅提高掺镱光纤激光器输出激光的功率，详见下文描述：一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，所述激光器包括：高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光纤准直器、10％光纤输出耦合器的一个输入端、掺镱光纤、980/1030nmWDM、第二光纤准直器、体布拉格光栅依次顺序连接；其中，10％光纤输出耦合器的另一个输入端通过3dB光纤耦合器分别连接光谱仪、以及光电探测器；光电探测器连接示波器；980/1030nmWDM与第二光纤准直器之间通过光纤单模跳线连接；980/1030nmWDM通过泵浦保护器连接976nm泵浦源；所述高反射率平面镜和所述体布拉格光栅作为激光器的腔镜，在该线型腔掺镱光纤激光器中实现激光振荡，进而输出激光；入射到体布拉格光栅端面的光发生色散，当体布拉格光栅旋转至不同的角度，则对应不同波长的激光反射回到光纤准直器，在线型腔内往返传输，振荡输出该波长的激光。具体实现时，所述高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光纤准直器、泵浦保护器、以及第二光纤准直器均由五维调整架夹持固定。优选地，所述第一光纤准直器、10％光纤输出耦合器、掺镱光纤、976nm泵浦源、泵浦保护器、第二光纤准直器的尾纤之间的光纤熔接损耗最小。优选地，所述高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光纤准直器，第二光纤准直器、体布拉格光栅之间的空间光路部分，调节准直至损耗最小。具体实现时，顺时针调节体布拉格光栅，控制中心波长向长波长方向调谐；通过逆时针调节体布拉格光栅，控制中心波长向短波长方向调谐。其中，所述激光器能实现中心波长在1011.9～1050.6nm连续调谐，调谐范围达38.7nm。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术采用体布拉格光栅，既起到色散调谐波长作用，又充当激光器的谐振腔，克服了波长调谐的随机性和不可重复性，具备了定性的、可重复可操控的连续波长调谐；2、本专利技术基于体布拉格光栅的波长可调谐的被动锁模掺镱光纤激光器，在激光腔内没有额外插入波长调谐器件，可减小腔内损耗，进而大幅提高输出激光功率；3、本专利技术的市场前景好，实现方式简单，输出激光参数稳定，可被广泛应用于光纤通信领域、OCT(光学相干层析成像)光源和光纤传感领域；4、本产品可以推动光纤激光器的推广，实现广泛的社会效益。附图说明图1为输出波长可连续调谐的线型腔掺镱光纤激光器的结构示意图；图2为体布拉格光栅剖面示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：高反射率平面镜；2：聚焦透镜；3：第一光纤准直器；4：10％光纤输出耦合器；5：掺镱光纤；6：976nm泵浦源；7：泵浦保护器；8：第二光纤准直器；9：体布拉格光栅；10：980/1030nmWDM；11：光纤单模跳线；12：3dB光纤耦合器；13：光谱仪；14：光电探测器；15：示波器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。体布拉格光栅是一种新型光栅元件，体积小，结构简单，功能灵活。本专利技术实施例设计了一套基于体布拉格光栅的波长可调谐的被动锁模掺镱光纤激光器，采用一块反射型体布拉格光栅作为腔镜和波长调谐器件，可以进行定性定量的波长调谐，简化了装置结构，减小了激光腔损耗。该激光器输出单波长时，因其波长可连续调谐的特性，可用作高速波分复用/光时分复用通信系统的光源，亦可用作光学相干层析的调谐光源。实施例1本专利技术实施例中的掺镱光纤激光器系统主要是利用体布拉格光栅的色散分光谱和选波长的功能，实现激光输出波长的定性定量的连续调谐。同时此体布拉格光栅亦作为线型腔的腔镜，可以简化光纤激光器结构，减小激光器系统的体积和减小激光腔内损耗，有效提高掺镱光纤激光器的输出功率。本专利技术实施例是利用下述技术方案实现的：通过976nm泵浦源作为该激光器的泵浦源，掺镱光纤作为增益介质，高反射率平面镜和体布拉格光栅作为激光器的腔镜，在该线型腔掺镱光纤激光器中实现激光振荡，进而输出激光。与此同时，作为腔镜的体布拉格光栅亦起到波长调谐选择的作用。入射到体布拉格光栅端面的光发生色散，当体布拉格光栅旋转至不同的角度，则对应不同波长的激光反射回到光纤准直器，在线型腔内往返传输，振荡输出该波长的激光。实施例2下面结合图1、图2、计算公式、以及实例对实施例1中的方案进行进一步地介绍，详见下文描述：如图1所示，本专利技术实施例所述的基于体布拉格光栅的波长可调谐的被动锁模掺镱光纤激光器主要包括以下部分：高反射率平面镜1、聚焦透镜2、第一光纤准直器3、10％光纤输出耦合器4、掺镱光纤5、976nm泵浦源6、泵浦保护器7、第二光纤准直器8、体布拉格光栅9、980/1030nmWDM10、光纤单模跳线11、3dB光纤耦合器12、光谱仪13、光电探测器14和示波器15。高反射率平面镜1、聚焦透镜2、第一光纤准直器3、10％光纤输出耦合器4的一个输入端、掺镱光纤5、980/1030nmWDM10、第二光纤准直器8、体布拉格光栅9依次顺序连接；其中，10％光纤输出耦合器4的另一个输入端通过3dB光纤耦合器12分别连接光谱仪13、以及光电探测器14；光电探测器14连接示波器15。其中，980/1030nmWDM10与第二光纤准直器8之间通过光纤单模跳线11连接；980/1030nmWDM10通过泵浦保护器连接976nm泵浦源6。其中，高反射率平面镜1、聚焦透镜2、第一光纤准直器3、泵浦保护器7、以及第二光纤准直器8都是由五维调整架(该调整架采用市面上公知的结构即可，本专利技术实施例对此不做限制)夹持固定的。上述器件的有机结合实现了本专利技术实施例提出的基于体布拉格光栅的波长可调谐的被动锁模掺镱光纤激光器。本专利技术实施例中的激光器利用体布拉格光栅9的分光谱和选波长的特性实现激光器输出波长的连续调谐。如图2所示，以反射式闪耀光栅模型来说明如何在该激光器中实现波长调谐。本专利技术实施例中，为使体布拉格光栅的衍射中央主极大同时为第1级干涉主极大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，其特征在于，所述激光器包括：高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光纤准直器、10％光纤输出耦合器的一个输入端、掺镱光纤、980/1030nm WDM、第二光纤准直器、体布拉格光栅依次顺序连接；其中，10％光纤输出耦合器的另一个输入端通过3dB光纤耦合器分别连接光谱仪、以及光电探测器；光电探测器连接示波器；980/1030nm WDM与第二光纤准直器之间通过光纤单模跳线连接；980/1030nm WDM通过泵浦保护器连接976nm泵浦源；所述高反射率平面镜和所述体布拉格光栅作为激光器的腔镜，在该线型腔掺镱光纤激光器中实现激光振荡，进而输出激光；入射到体布拉格光栅端面的光发生色散，当体布拉格光栅旋转至不同的角度，则对应不同波长的激光反射回到光纤准直器，在线型腔内往返传输，振荡输出该波长的激光。

【技术特征摘要】
1.一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，其特征在于，所述激光器包括：高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光纤准直器、10％光纤输出耦合器的一个输入端、掺镱光纤、980/1030nmWDM、第二光纤准直器、体布拉格光栅依次顺序连接；其中，10％光纤输出耦合器的另一个输入端通过3dB光纤耦合器分别连接光谱仪、以及光电探测器；光电探测器连接示波器；980/1030nmWDM与第二光纤准直器之间通过光纤单模跳线连接；980/1030nmWDM通过泵浦保护器连接976nm泵浦源；所述高反射率平面镜和所述体布拉格光栅作为激光器的腔镜，在该线型腔掺镱光纤激光器中实现激光振荡，进而输出激光；入射到体布拉格光栅端面的光发生色散，当体布拉格光栅旋转至不同的角度，则对应不同波长的激光反射回到光纤准直器，在线型腔内往返传输，振荡输出该波长的激光。2.根据权利要求1所述的一种基于体布拉格光栅的波长可调谐被动锁模掺镱光纤激光器，其特征在于，所述高反射率平面镜、聚焦透镜、第一光...

【专利技术属性】
技术研发人员：白扬博，王青学，张海伟，李斌，任广军，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12