一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法技术

本发明专利技术提供了一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法，首先，激光脉冲经过50％的分光镜分光后通过物镜聚焦到掺铥光纤上实现ASE光源的输出，然后利用飞秒激光器对掺铥光纤进行逐点刻写形成长周期光纤光栅，刻写过程中由X轴和Z轴两个CCD进行实时监控,检测刻写的情况，最后ASE光源通过长周期光纤光栅进行滤波后，通过光谱仪观察光栅透射谱型，判断滤波效果；采用飞秒刻写长周期光纤光栅，光栅参数严格可控，可滤波区间可选；利用长周期光纤光栅相比于其他的平坦手段，稳定性好，易于操作，简单方便；结构简单，效果好，降低了制作成本和工艺难度，易于实现产业化。

Method for realizing 2 M band ASE light source based on long period fiber grating filtering

The present invention provides a method for realizing the 2 M band ASE light source, long period fiber grating filter based on the first laser pulse through 50% light splitting by focusing lens to achieve the output of thulium doped fiber ASE light source, and then using a femtosecond laser on thulium doped fiber point by inscribing shaped fiber growth cycle grating, real-time monitoring by the X and Z axis of two CCD. In the process of detection. Finally, the ASE light source is filtered through long period fiber grating, the grating transmission spectrum spectrometer observation, determine the filtering effect; using femtosecond writing long period fiber grating, the grating parameters can be controlled strictly, optional filtering interval the use of long period fiber grating; compared to the other flat means, good stability, easy operation, simple and convenient; simple structure, good effect, low manufacture Cost and process difficulty are easy to realize industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法
本专利技术涉及一种由飞秒刻写的长周期光纤光栅滤波的2μm的ASE光源，特别涉及一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法。
技术介绍
超荧光属于放大的自发辐射(ASE)，故超荧光光源(SFS)又称为ASE光源。基于单模掺杂光纤所产生的超荧光具有方向性好、环境稳定性高、荧光谱线宽等优点，其在光纤传感器、光纤探测器以及航天导航级的光纤陀螺仪中得到越来越广泛的应用。同时，超荧光光源与激光相比，具有无自脉冲、无弛豫振荡、无模式竞争、极高时间稳定性等突出优点。因此，高功率光纤超荧光光源被认为是一种宽光谱、高稳定性兼具激光特性以及荧光特性的新型高亮度光纤光源。过去几年间，光纤超荧光光源的研究取得了令人瞩目的进展。2006年，Wang等报道了在1.0μm波段空间结构、输出功率达110W的宽带超荧光光源，该光源采用24/550pm的大芯径双包层掺镜光纤作为增益介质，掺杂光纤较大的纤芯直径有效抑制了激光振荡的产生，从而实现了光谱范围为1032^-1120nm的超荧光输出，其光谱带宽达到了40nm，斜率效率为68％。此外在1.0μm波段，北京工业大学实现了全光纤结构百瓦量级输出的高功率宽带超荧光光源，超荧光放大器的单程放大增益达到了近30dBm。2011年，Schmidt等报道了全光纤结构中心波长为1030nm的窄带超荧光光源，利用两个窄带的光纤布拉格光栅(FBG)来限制超荧光种子源的光谱带宽，通过多级放大器后最终得到了带宽为12pm的窄带超荧光光源，最高输出功率达到了697W。而关于2μm波段宽带超荧光光源的研究报道较少，Shen等报道了空间结构为2.0μm波段宽带超荧光光源，他们采用纤芯直径为25pm的双包层掺祛光纤作为增益介质，中心波长为790nm的高功率多模半导体激光器作为抽运源，实现了平均功率为11W的宽带超荧光输出，光谱范围为1930-1988nm。近年来，由于2.0μm波段宽带超荧光光源在光谱分析、气体传感以及激光医疗相干层析等领域具有重要应用。因此，需要一种能有效地实现高平坦度的2.0μm波段宽带超荧光光源的实现方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法，通过自制长周期光纤光栅，利用在其中心波长处的有凹陷的特点来滤出掺铥光纤ASE的尖峰突起使其更平坦。为达到上述目的，本专利技术所采用的的技术方案如下：首先，激光脉冲经过50％的分光镜分光后通过物镜聚焦到掺铥光纤上产生ASE光源，然后利用飞秒激光器对掺铥光纤进行逐点刻写形成长周期光纤光栅，刻写过程中由X轴和Z轴两个CCD进行实时监控,检测刻写的情况，最后ASE光源通过长周期光纤光栅进行滤波后，通过光谱仪观察光栅透射谱型，判断滤波效果，实现输出谱线更加平坦。其中，多个长周期光纤光栅串联，对掺铥光纤输出的ASE光源进行滤波。其中，在刻写过程中，通过调节刻写周期、光栅长度等参数来改变长周期光纤光栅的中心波长，即通过设置刻写周期和光栅长度得到不同的光纤光栅，刻写深度和谱线宽度，利用在其中心波长处的有凹陷的特点来滤出掺铥光纤ASE的尖峰突起，使输出谱线更加平坦。其中，掺铥光纤被放在一个三维平移台上，作为增益介质，可进行移动。其中，所述50％的分光镜的作用是分光，避免功率太强。其中，所述飞秒激光器的作用是对掺铥光纤进行刻写形成长周期光纤光栅。优选地，所述飞秒激光器为相干公司生产，中心波长为800nm，脉冲宽度为50fs。优选地，所述掺铥光纤为Nufern公司生产，吸收率为3dB/m。优选地，所述LD泵浦源为JDSU公司生产的，中心波长为793nm。优选地，所述波分复用器的类型为793/2000。本专利技术的有益效果是通过用飞秒刻写的长周期光纤光栅来使2μm的ASE谱线更加平坦，采用飞秒刻写长周期光纤光栅，光栅参数(刻写周期、光栅长度)严格可控，可滤波区间可选；利用长周期光纤光栅相比于其他的平坦手段，稳定性好，易于操作，简单方便；结构简单，效果好，降低了制作成本和工艺难度，易于实现产业化。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出飞秒光纤刻栅系统。图2示意性示出光栅周期为700μm的光栅透射谱。图3示意性示出光栅周期为800μm的光栅透射谱。图4为整个系统的示意图，其中793nmLD为中心波长为793nm的LD泵浦源，VDM为波分复合器，TDF掺铥光纤，LPFG为长周期光纤光栅。图5所示为通过长周期光栅串的滤波使得2μm的荧光平坦度大大优化的对照图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。本专利技术提供一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法，通过自制长周期光纤光栅，利用在其中心波长处的有凹陷的特点来滤出掺铥光纤ASE的尖峰突起使其更平坦。图1示意性示出飞秒光纤刻栅系统。如图1所示，激光脉冲经过50％的分光镜分光后通过物镜聚焦到掺铥光纤上，然后利用飞秒激光器对掺铥光纤进行逐点刻写形成长周期光纤光栅，刻写过程中由X轴和Z轴两个CCD进行实时监控,检测刻写的情况，最后2μm波段ASE光源通过长周期光纤光栅进行滤波后，通过光谱仪观察光栅透射谱型，判断滤波效果，实现输出谱线更加平坦。根据本专利技术的实现方法，使用多个长周期光纤光栅串联，对实现掺铥光纤的ASE谱线进行滤波。根据本专利技术的掺铥光纤被放在一个三维平移台上，可进行移动。在刻写过程中，通过调节刻写周期、光栅长度等参数来改变长周期光纤光栅的中心波长，即通过设置刻写周期和光栅长度得到不同的光纤光栅，刻写深度和谱线宽度，利用在其中心波长处的有凹陷的特点来滤出掺铥光纤ASE的尖峰突起，使输出谱线更加平坦。图2，3示意性示出光栅周期为700μm和800μm的光栅透射谱，这是通过传输矩阵法对LPFG谱的模拟得到的谱图。通过耦合模理论仿真LPFG透射谱比较复杂，下面介绍传输矩阵法对LPFG谱的模拟：将LPG均匀分段，每一段用一个2X2的矩阵描述，然后将所有的矩阵相乘得到一个总的2X2的矩阵来表示总光栅。单个矩阵可表示为:从而得出总矩阵的表达式为：综上，通过仿真光栅周期为700μm和800μm的光栅透射谱，进一步验证：可以通过设置刻写周期和光栅长度可以得到不同的光纤光栅，说明当合理的安排刻写间距就可以得到多个中心波长不一的长周期光纤光栅。多个长周期光纤光栅串联就可以起到对掺铥光纤的ASE谱线的进行滤波使其更加平坦。如图4为飞秒光纤刻栅系统工作原理示意图，其中793nm泵浦光从波分复用器进入系统中，使掺铥光纤产生前向ASE光，产生的2μm的ASE光源，通过长周期光栅串的滤波使得其平坦度大大优化，如图5所示，图5示意性示出通过长周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法，包括以下步骤：首先，激光脉冲经过50％的分光镜分光后通过物镜聚焦到掺铥光纤上，然后利用飞秒激光器对掺铥光纤进行逐点刻写形成长周期光纤光栅，刻写过程中由X轴和Z轴两个CCD进行实时监控,检测刻写的情况，最后ASE光源通过长周期光纤光栅进行滤波后，通过光谱仪观察光栅透射谱型，判断滤波效果，实现输出谱线更加平坦。

【技术特征摘要】
2016.11.03 CN 201610953165X1.一种基于长周期光纤光栅滤波的2μm波段ASE光源的实现方法，包括以下步骤：首先，激光脉冲经过50％的分光镜分光后通过物镜聚焦到掺铥光纤上，然后利用飞秒激光器对掺铥光纤进行逐点刻写形成长周期光纤光栅，刻写过程中由X轴和Z轴两个CCD进行实时监控,检测刻写的情况，最后ASE光源通过长周期光纤光栅进行滤波后，通过光谱仪观察光栅透射谱型，判断滤波效果，实现输出谱线更加平坦。2.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于：多个长周期光纤光栅串联，对掺铥光纤的ASE谱线进行滤波。3.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于：在刻写过程中，通过调节刻写周期、光栅长度等参数来改变长周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，丁香栋，骆飞，娄小平，董明利，何巍，辛璟焘，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11