一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器技术

本发明专利技术提供了一种用于实现高稳定性超窄线宽光纤激光器的一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器。所述一体化无源子腔模块，包括：子腔光路子模块、子腔封装子模块；所述子腔封装子模块包括：真空室；所述子腔光路子模块包括：第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、多芯光纤、法布里珀罗波长选择滤波器FFPF、光纤输入端口、光纤输出端口、FFPF驱动信号输入端口；第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、多芯光纤、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF设置在所述真空室的腔体中；所述光纤输入端口、所述光纤输出端口、FFPF驱动信号输入端口设置在所述真空室的外壁上。本发明专利技术提供一种通用的一体化无源子腔模块，为超窄线宽光纤激光器的实用化提供低成本的实现方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器。
技术介绍
相比于其他类型激光器，光纤激光器具有结构简单、泵浦阈值低、散热性能好、转换效率高、预热时间短、受环境因素影响小、免维护、易传递、光束质量好等优点，而且光纤激光器在工作中产生更少的二氧化碳，能够降低能耗、减少浪费，这些优势都将提升光纤激光技术在激光领域的普及程度。现如今，光纤激光器已经在光纤通信、激光医疗、工业加工、激光雷达、激光测距、光纤传感等方面得到了广泛的应用，其每年的产值也呈直线上升，占据的市场份额也在不断扩大。窄线宽光纤激光器作为光纤激光一个非常重要的研究方向，由于具有极好的时间相干性和极低的相位噪声，近年来，在多普勒激光雷达、超高精度分布式光纤传感、倍频频率转换、大气测量等方面表现出了极大的潜在应用价值。尤其是1.5μm波段窄线宽光纤激光器，其在自由空间激光通信、激光传感、激光雷达等很多领域的应用潜力是其他类型和其他波段窄线宽激光器望尘莫及的，而其自身线宽量级大小也直接决定了激光器在这些领域的应用。目前，国内外可以实现1.5μm波段窄线宽激光输出的激光器类型主要包括：基于分布反馈型，基于超短腔分布布拉格反射型、基于光纤Bragg光栅超窄带滤波器型、基于饱和吸收体型和基于复合腔结构型等的光纤激光器。其中，后两种方法可用于在实现窄线宽的同时，达到宽波长可调谐范围，性能可拓展性好。但是，饱和吸收体的应用会增加激光腔损和严重影响激光输出功率。基于复合腔型的光纤激光器无论是在输出激光线宽方面，还是在操作灵活性上(实现宽带可调谐、波长扫描等)都具有一定的优势，而且其结构灵活、制作成本也低。所以，复合腔法是比较理想的高稳定性超窄线宽光纤激光器的实现方法。虽然复合腔法在实现超窄线宽光纤激光器时表现出了种种优势，但是长期稳定性差(功率和频率稳定性)一直制约了其应用和发展。现有的复合腔结构类型不能克服稳定性差的弊端，已报道的基于复合腔类型的窄线宽光纤激光器的线宽量级尚有很大提升空间、长期稳定性尚不能满足某些特殊领域的实用需求。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种一体化无源子腔模块和制造方法以及光纤激光器，能够提供一种用于制作高稳定性超窄线宽光纤激光器的通用的一体化无源子腔模块及光纤激光器。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一方面，提供一种一体化无源子腔模块，包括：子腔光路子模块、子腔封装子模块；所述子腔封装子模块包括：真空室401；所述子腔光路子模块包括：第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、多芯光纤103、法布里珀罗波长选择滤波器FFPF104、光纤输入端口105、光纤输出端口106、FFPF驱动信号输入端口107；其中，所述第一光纤耦合器101、所述第二光纤耦合器102、所述多芯光纤103、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF104设置在所述真空室401的腔体中；所述光纤输入端口105、所述光纤输出端口106、所述FFPF驱动信号输入端口107设置在所述真空室的外壁上。所述第一光纤耦合器101的第一端口与所述光纤输入端口105连接；所述第一光纤耦合器101的第二端口与所述多芯光纤103的第一端口连接，所述第一光纤耦合器101的第三端口空置，所述第一光纤耦合器的第四端口与所述第二光纤耦合器102的第四端口相连接；所述第二光纤耦合器102的第一端口与所述FFPF104的第一端口相连接,所述第二光纤耦合器102的第二端口与所述多芯光纤103的第二端口相连接,所述第二光纤耦合器102的第三端口空置；所述FFPF104的第二端口与光纤输出端口106相连接，所述FFPF的第三端口与所述FFPF驱动信号输入端107相连接；所述第一光纤耦合器101、所述第二光纤耦合器102、所述多芯光纤103用于，构成激光谐振子腔；所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF104用于，根据输入的驱动信号，确定使用所述一体化无源子腔模块构成的光纤激光器的工作波长。所述真空室401的底部为：恒温板402，所述子腔光路子模块设置在所述恒温板402上；所述恒温板402上设置有温度控制信号输入端口407；所述恒温板402用于，根据所述温度控制信号输入端口407输入的温度控制指令，控制所述真空室401的温度。所述子腔封装子模块还包括：铁磁不锈钢基座403，放置在所述恒温板402的下方；所述铁磁不锈钢基座403下方设置有橡胶地脚406；所述真空室的腔壁上设置有抽气孔404、所述抽气孔处装有阀门405。所述的一体化无源子腔模块，还包括：FFPF驱动电路控制器；所述FFPF驱动电路控制器包括：FFPF驱动信号输出端口501、波长选择指令输入端口504、波长扫描控制指令输入端口505；所述FFPF驱动信号输出端口501与所述FFPF的驱动信号输入端107电连接；所述FFPF驱动电路控制器用于，根据所述波长选择指令输入端口504、所述波长扫描控制指令输入端口505输入的指令，输出相应的指令，以控制所述FFPF工作。所述的一体化无源子腔模块，还包括：温度控制器；所述温度控制器包括：温度控制信号输出端口502、温度控制指令输入端口503；所述温度控制信号输出端口502与所述温度控制信号输入端口407电连接；所述温度控制器用于，根据所述温度控制指令输入端口503输入的温度控制指令，输出相应的指令，以控制所述恒温板的温度。另一方面，提供一种光纤激光器，包括：主腔和所述的一体化无源子腔模块。另一方面，提供一种一体化无源子腔模块的制造方法，包括：设置多芯光纤103的长度；设置第一光纤耦合器101和第二光纤耦合器102的分光比大小；按照所述多芯光纤103的长度、和所述分光比大小，在真空室中封装子腔光路子模块；该步骤包括：将第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、多芯光纤103、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF104设置在所述真空室401的腔体中；且将光纤输入端口105、光纤输出端口106、FFPF驱动信号输入端口107设置在所述真空室401的外壁上；对所述真空室401进行真空处理，制造出一体化无源子腔模块。所述的方法，还包括：在所述真空室401的底部下方放置铁磁不锈钢基座403；在所述铁磁不锈钢基座403下方设置橡胶地脚406；确定温度控制器和FFPF驱动电路控制器的工作参数；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化无源子腔模块，其特征在于，包括：子腔光路子模块、子腔封装子模块；所述子腔封装子模块包括：真空室(401)；所述子腔光路子模块包括：第一光纤耦合器(101)、第二光纤耦合器(102)、多芯光纤(103、法布里珀罗波长选择滤波器FFPF(104)、光纤输入端口(105)、光纤输出端口(106)、FFPF驱动信号输入端口(107)；其中，所述第一光纤耦合器(101)、所述第二光纤耦合器(102)、所述多芯光纤(103)、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF(104)设置在所述真空室(401)的腔体中；所述光纤输入端口(105)、所述光纤输出端口(106)、所述FFPF驱动信号输入端口(107)设置在所述真空室的外壁上。

【技术特征摘要】
1.一种一体化无源子腔模块，其特征在于，包括：子腔光路子模块、子
腔封装子模块；
所述子腔封装子模块包括：真空室(401)；
所述子腔光路子模块包括：第一光纤耦合器(101)、第二光纤耦合器(102)、
多芯光纤(103、法布里珀罗波长选择滤波器FFPF(104)、光纤输入端口(105)、
光纤输出端口(106)、FFPF驱动信号输入端口(107)；
其中，所述第一光纤耦合器(101)、所述第二光纤耦合器(102)、所述多芯
光纤(103)、所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF(104)设置在所述真空室
(401)的腔体中；
所述光纤输入端口(105)、所述光纤输出端口(106)、所述FFPF驱动信号输
入端口(107)设置在所述真空室的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一体化无源子腔模块，其特征在于，
所述第一光纤耦合器(101)的第一端口与所述光纤输入端口(105)连接；所述
第一光纤耦合器(101)的第二端口与所述多芯光纤(103)的第一端口连接，所述
第一光纤耦合器(101)的第三端口空置，所述第一光纤耦合器的第四端口与所
述第二光纤耦合器(102)的第四端口相连接；
所述第二光纤耦合器(102)的第一端口与所述FFPF(104)的第一端口相连接,
所述第二光纤耦合器(102)的第二端口与所述多芯光纤(103)的第二端口相连接,
所述第二光纤耦合器(102)的第三端口空置；
所述FFPF(104的第二端口与光纤输出端口(106)相连接，所述FFPF的第三
端口与所述FFPF驱动信号输入端(107)相连接；
所述第一光纤耦合器(101)、所述第二光纤耦合器(102)、所述多芯光纤
(103)用于，构成激光谐振子腔；
所述法布里珀罗波长选择滤波器FFPF(104)用于，根据输入的驱动信号，
确定使用所述一体化无源子腔模块构成的光纤激光器的工作波长。
3.根据权利要求1所述的一体化无源子腔模块，其特征在于，
所述真空室(401)的底部为：恒温板(402)，所述子腔光路子模块设置在所
述恒温板(402)上；
所述恒温板(402)上设置有温度控制信号输入端口(407)；
所述恒温板(402)用于，根据所述温度控制信号输入端口(407)输入的温度
控制指令，控制所述真空室(401)的温度。
4.根据权利要求3所述的一体化无源子腔模块，其特征在于，所述子腔
封装子模块还包括：铁磁不锈钢基座(403)，放置在所述恒温板(402)的下方；
所述铁磁不锈钢基座(403)下方设置有橡胶地脚(406)；
所述真空室的腔壁上设置有抽气孔(404)、所述抽气孔处装有阀门(405)。
5.根据权利要求1所述的一体化无源子腔模块，其特征在于，还包括：
FFPF驱动电路控制器；
所述FFPF驱动电路控制器包括：FFPF驱动信号输出端口(501)、波长选择
指令输入端口(504)、波长扫描控制指令输入端口(505)；
所述FFPF驱动信号输出端口(501)与所述F...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亭，姚晓天，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13