一种光纤体制的超窄线宽激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光纤体制的超窄线宽激光器，包括第一半导体单模泵浦激光器、波分复用器、微晶玻璃光纤、光纤隔离器和光纤输出接头以及连接前述各器件的配套无源传输光纤，还包括刻蚀在微晶玻璃光纤上的左侧相移光栅、右侧相移光栅以及位于左侧相移光栅和右侧相移光栅之间的相移点，相移光栅组成了激光器的DFB结构和谐振腔，所述的无源传输光纤具有斜楔形端头；本实用新型专利技术具有结构简单紧凑、环境稳定性高、光束质量好、易于系统集成等优点，可用于激光冷却、俘获铯原子、量子雷达和量子计算等前沿领域。计算等前沿领域。计算等前沿领域。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤体制的超窄线宽激光器


[0001]本技术属于光电探测
，具体涉及一种集成光纤激光器，可广泛用于激光冷却、俘获铯原子、量子雷达和量子计算等前沿领域。

技术介绍

[0002]在激光冷却、制作铯原子钟、量子计算等领域，需要窄线宽，高平均功率、能长期稳定工作、抗干扰能力强、结构紧凑的852nm激光器。
[0003]目前主流的852nm激光器体制主要还是以半导体体制为主，而半导体体制相对于光纤体制有如下诸多缺点：
[0004]（1）半导体激光器工作波长和线宽等关键参数受温度变化较大、在高冲击、强震动、大温差和电磁干扰下的稳定性均不及光纤激光器。
[0005]（2）半导体激光器由于需要庞大的温控电路和热沉，因此不如光纤激光器特有的柔性布置出的激光器结构紧凑。
[0006]（3）光纤激光器可以做到单模输出，通过控制刻蚀的相移光栅参数，可以轻松实现窄线宽单频运转，而半导体激光器光束发散角大，光束质量不如光纤激光器，且线宽较宽。
[0007]（4）光纤激光器可以轻松基于本技术搭建的DFB结构进行选频调谐，且选频后工作稳定。半导体激光器一般通过温度调谐，温度变化同时会引起其波长和线宽不稳定，且调谐范围有限。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的以上不足，本技术公开了一种光纤体制下的852nm超窄线宽激光器。
[0009]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光纤体制的超窄线宽激光器，包括第一半导体单模泵浦激光器、波分复用器、微晶玻璃光纤、光纤隔离器和光纤输出接头以及连接前述各器件的配套无源传输光纤，还包括刻蚀在微晶玻璃光纤上的左侧相移光栅、右侧相移光栅以及位于左侧相移光栅和右侧相移光栅之间的相移点，相移光栅组成了激光器的DFB结构和谐振腔，所述的无源传输光纤具有斜楔形端头。
[0010]所述的一种光纤体制的超窄线宽激光器，其端头为与光纤熔接的一个apc/fc跳线头或者与光纤轴向呈8
°
的斜切角。
[0011]所述的一种光纤体制的超窄线宽激光器，其波分复用器和微晶玻璃光纤之间连接有第二半导体单模泵浦激光器。
[0012]所述的一种光纤体制的超窄线宽激光器，其第一半导体单模泵浦激光器、波分复用器、微晶玻璃光纤、光纤隔离器和光纤输出接头之间采用熔接连接。
[0013]本技术的有益效果是：
[0014]与半导体激光器不同，本技术的增益部分和传输部分同属光纤体制，因此在耦合点出可以直接进行光纤熔接，极大减少了耦合的损耗。
[0015]本技术通过使用微晶玻璃光纤作为增益介质，并在微晶玻璃光纤上刻蚀相移光栅作为DFB结构的激光谐振腔，制作出光纤体制的852nm超窄线宽激光器。与传统半导体体制的852nm激光器相比，本技术具有简单紧凑、环境稳定性高、能长期稳定工作、抗干扰能力强和线宽超窄等优点；与部分传统石英光纤体制的激光器相比，本技术采用的微晶玻璃光纤增益介质发光效率更高，且直接在增益部分刻蚀相移光栅的DFB结构，输出的激光线宽更窄。本技术可广泛用于激光冷却、俘获铯原子、量子雷达和量子计算等前沿领域。
附图说明
[0016]图1是本技术第一实施例的结构示意图；
[0017]图2是本技术第二实施例的结构示意图。
[0018]各附图标记为：1—端头，2—第一半导体单模泵浦激光器，3—波分复用器，4—微晶玻璃光纤，5—左侧相移光栅，6—相移点，7—右侧相移光栅，8—光纤隔离器，9—光纤输出接头，10—第二半导体单模泵浦激光器。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明。
[0020]本技术公开的一种光纤体制的852nm超窄线宽激光器，包括第一半导体单模泵浦激光器2、波分复用器3、微晶玻璃光纤4、光纤隔离器8和光纤输出接头9以及连接前述各器件的配套无源传输光纤，还包括刻蚀在微晶玻璃光纤4上的左侧相移光栅5、右侧相移光栅7以及位于左侧相移光栅5和右侧相移光栅7之间的相移点6，所述的无源传输光纤前端具有斜楔形端头1，该端头1为与光纤熔接的一个apc/fc跳线头或者与光纤轴向呈8
°
的斜切角，即光纤防反射切8度斜角，用于防回光反射，不让无用光通过反射面返回腔内导致器件损坏（默认垂直平面会有4%的菲涅尔反射导致返回光，如果功率较大就会烧坏器件）。
[0021]本技术采用微晶玻璃光纤4代替常见的石英玻璃光纤作为增益光纤，吸收峰与所选第一半导体单模泵浦激光器2相匹配，而发射峰在852nm，微晶玻璃光纤4的掺杂特征和尺寸特征根据输出波长和激光器的设计输出功率确定。
[0022]本技术第一半导体单模泵浦激光器2的发射峰需匹配微晶玻璃光纤4的吸收峰，典型值如980nm等，功率的选择可根据所需激光器整体所需输出功率确定。对波分复用器3的选择可以根据波长和、泵入功率和泵浦方式等不同使用状态下进行选型。光纤隔离器8、光纤输出接头9以及连接前述各器件的配套无源传输光纤特征参数均根据设计输出功率进行配套选型。
[0023]用于激励激光腔内增益介质的第一半导体单模泵浦激光器2、用于耦合半导体泵浦源和激光腔的波分复用器3、替代传统石英玻璃增益光纤的微晶玻璃增益光纤4、刻蚀在微晶玻璃增益光纤上的左侧相移光栅5、相移点6以及右侧相移光栅7、用于隔离激光腔内和输出端的光纤隔离器8、用于保护光纤的光纤输出接头9均由配套的无源传输光纤连接。所述相移光栅包含了三个组成部分，均在选定的微晶玻璃光纤4上通过高峰值功率激光器刻蚀得到。其中左侧相移光栅5与右侧相移光栅7之间的长度比例，以及中间空出的相移点6的位置和长度均可以根据需求调制，其调制结果影响激光器的输出波长和线宽。所述微晶玻
璃光纤4的长度和掺杂离子种类和浓度影响发光效率和输出功率，因此选择吸收峰在半导体泵浦源的发射峰附近且微晶玻璃光纤发射峰在852nm的优质微晶玻璃增益光纤作为增益介质和搭建DFB结构相移光栅的刻蚀基材。
[0024]实施例1
[0025]参照图1所示为输出光功率为10W的852nm超窄线宽光纤激光器：选用合适参数和长度微晶玻璃光纤4（例如吸收峰在976nm，光光转换效率在50%，长度10cm），微晶玻璃光纤4部分在图中用左斜线填充以示区分。
[0026]用高峰值功率的激光器在微晶玻璃光纤4上刻蚀所需的左侧相移光栅5、相移点6、右侧相移光栅7，所述相移光栅组成了激光器的DFB结构和谐振腔。左侧相移光栅5与右侧相移光栅7之间的长度比例，以及中间空出的相移点6的位置和长度均可以根据需求调制（例如左右两侧相移光栅长度均选择为3cm，相移量设置为π），制作出满足需求的激光谐振腔和选频结构。
[0027]根据需要输出的852nm功率大小和微晶玻璃光纤4的参数，选取合适的第一半导体单模泵浦激光器2、波分复用器3、光纤隔离器8和光纤输出接头9。所述各器件均选用合适参数的无源传输光纤用光纤熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤体制的超窄线宽激光器，其特征在于：包括顺序连接在无源传输光纤上的第一半导体单模泵浦激光器（2）、波分复用器（3）、微晶玻璃光纤（4）、光纤隔离器（8）和光纤输出接头（9），还包括刻蚀在微晶玻璃光纤（4）上的左侧相移光栅（5）、右侧相移光栅（7）以及位于左侧相移光栅（5）和右侧相移光栅（7）之间的相移点（6），所述的无源传输光纤具有斜楔形端头（1）。2.根据权利要求1所述的一种光纤体制的超窄线宽激光器，其特征在于，所述的端头（1）为与光纤熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔索超，郑建奎，戚亦乐，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：新型
国别省市：