一种基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，其特点是利用相移光纤光栅和光纤光栅组成的等效法布里－珀罗腔的反射峰的窄带滤波效应，实现滤波选频。整个装置由泵浦源，波分复用器，光纤光栅，相移光纤光栅，高浓度掺杂光纤，光纤光栅组成。其中光纤光栅，相移光纤光栅，高浓度掺杂光纤，光纤光栅组成激光谐振腔。本发明专利技术可以输出大功率单频激光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大功率单频光纤激光器，特别是一种基于相移光纤光栅的分 布式布拉格反射型大功率单频光纤激光器，主要应用于高分辨激光光谱，激 光雷达激光种子源以及大功率激光器系统的优良种子源等领域。
技术介绍
随着科技的发展，高分辨激光光谱、相干通信、光纤传感、激光雷达以 及大功率激光器系统等领域对激光源都提出了大功率和单频的指标。大功率单频光纤激光器具有泵浦阈值低、线宽窄、转换效率高、光束质量好、全光 纤集成和环境适应性好等优点，能够满足实际应用的需求。光纤激光器是在光放大器的技术基础上发展而来的，采用具有不同成分的 掺杂光纤作为增益介质和相应的器件组合成一个有源谐振腔，由半导体激光 器泵浦实现不同波段激光的输出。掺杂光纤的种类决定了输出激光的信号波 长。光纤激光器由于典型腔长都达到十几米，所以纵模间隔非常窄，而掺杂 光纤的整个增益谱又很宽，这给选模带来了很大的困难.。 一种解决方案是縮 短腔长并采用光纤光栅选模。同时使用高浓度掺杂磷酸盐玻璃光纤作为增益 介质，可以获得较大功率的单频激光输出。在先技术之一Christine R Spiegelberg ,J.Geng,Y.Hu,et al. Compact lOOmW fiber laser with2kHzlinewidth，，Optical Fiber CommunicationsConference，2003，以高浓度磷酸盐玻璃光纤为增益介质，在磷酸盐玻璃光纤的两端分别熔上光纤光栅，构成直线腔分布式布拉格反射型激光器。激光器的 腔长为2cm，获得波长为1535nm，功率100mW的单频激光输出。激光雷达 激光种子源以及大功率激光器系统应用要求激光功率输出达瓦级，该方案的 激光器输出功率还有待提高。在先技术之二潘政清等，"铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤激光器实现100mW单频输出"，中国激光，12期，35巻(2008)，提出以铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤为增益介质构造直线腔激光器。在磷酸盐玻璃光纤的一端熔接光纤光栅，另一端的腔镜由一高反射镜构成，反射镜对1535nm波长的反射率高于99.5%，对976nm波长的光透过率大于90。/。。该激光器实现了 100mW单频激光输出。该结构包含体光学元件，不易调试，而且该激光功率输出不能满足实际应用的需要。以上现有技术的缺点在于无法获得大功率单频激光输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于相移光纤光栅的 分布式布拉格反射型单频光纤激光器。这种光纤激光器可以输出大功率单频激光。本专利技术的技术解决方案如下一种基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，以高浓 度掺杂光纤为增益介质，采用相移光纤光栅和光纤光栅形成的等效法布里-珀 罗腔(以下简称为等效FP腔)为滤波器选模，其具体技术方案如下一种基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，其 特点在于以高浓度掺杂光纤作为激光增益介质，在该高浓度掺杂光纤的一 端熔接一个光纤光栅，另一端熔接由一个相移光纤光栅和一个光纤光栅组成 的等效FP腔的相移光纤光栅；泵浦源接波分复用器的A端口，该波分复用 器的混合端口与所述的FP腔的光纤光栅相连，所述的波分复用器的A 2端口 为激光输出端。一种基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，其 特点在于以高浓度掺杂光纤作为激光增益介质，在该高浓度掺杂光纤的一端熔接一个光纤光栅，另一端熔接由一个相移光纤光栅和一个光纤光栅组成 的等效FP腔的相移光纤光栅；泵浦源接波分复用器的^端口，该波分复用器的混合端口与所述的光纤光栅的另一端相连，所述的波分复用器的;i2端口为激光输出端。所述的相移光纤光栅和光纤光栅组成的等效的FP腔满足下列关系式/ =附-式中/为FP腔的腔长，腔长/即所述的相移光纤光栅和光纤光栅两靠近端面之间的距离，"^为FP腔的折射率，A为单频激光器的工作波长，m为任意选取的1以上的正整数。所述的泵浦源为半导体激光器或半导体激光器组件。本专利技术的特点和优点是1、 本专利技术主要是基于相移光纤光栅和光纤光栅形成的等效FP腔滤波选 模。相移光纤光栅和光纤光栅构成具有反射率尖峰的FP腔。该反射率尖峰 的带宽比光纤光栅的带宽小，是一种滤波性能优良的反射型滤波器。2、 本专利技术利用相移光纤光栅和光纤光栅形成的等效FP腔作为反射型滤 波器和光纤光栅组成腔长较长的直线腔激光器谐振腔的两个腔镜，可以输出 大功率单频激光，线宽窄，可广泛应用于相干通信、高分辨激光光谱、光纤 传感、激光雷达的激光种子源以及大功率激光器系统的优良种子源等领域。3、 本专利技术为全光纤结构，无需装调环境适应性好；均为无源器件，功 耗低；结构简单，成本低。附图说明图1为本专利技术基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器 实施例1的结构示意图图2为本专利技术基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器 实施例2的结构示意图图3为两个普通不完全反射面组成的FP腔的干涉条纹示意图 图4为相移光纤光栅的反射光谱曲线示意图 图5为光纤光栅反射光谱曲线示意图图6为相移光纤光栅和光纤光栅组成的等效FP腔的反射光谱曲线示意图图中l一光纤光栅2—高浓度掺杂光纤3—相移光纤光栅4一光纤光栅5—波分复用器6—泵浦源7—激光输出端口 8—相移光纤光栅3的端面9一光纤光栅4的端面 具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术 的保护范围。先请参阅图1，图1为本专利技术基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型 单频光纤激光器实施例1的结构示意图，由图可见，本实施例1基于相移光 纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，是以高浓度掺杂光纤2 作为激光增益介质，在该高浓度掺杂光纤2的一端熔接一个光纤光栅1，另 一端熔接由一个相移光纤光栅3和一个光纤光栅4组成等效的FP腔；泵浦 源6接波分复用器5的A i端口 ，该波分复用器5的混合端口与所述的光纤光 栅4相连，所述的波分复用器5的义2端口为本专利技术激光器的激光输出端7。我们知道，由两个光纤光栅构成谐振腔的两个腔镜的直线腔光纤激光 器，为获得较大功率的输出，可以采取延长惨杂光纤的长度的办法，但这将 导致谐振腔的腔长变大，激光器的纵模间隔变小。而光纤光栅的反射谱带宽 比较宽，使得符合纵模条件的模式数目较大。若仍然使用由两个光纤光栅构 成激光器谐振腔的两个腔镜，则激光器无法获得稳定的单频激光输出。所以 腔长较长的直线腔分布布拉格反射型激光器需要选用带宽比光纤光栅的反 射谱带宽更窄的反射型滤波器。我们采用的相移光纤光栅3和光纤光栅4组成的等效FP腔可以构成满足这个带宽要求的窄带反射滤波器，根据FP腔理论，由下列公式(1)和公 式(2)，可以计算出两个反射率分别为《和^的普通反射镜组成的FP腔的 反射率i ^。公式(1)中0为相位角，公式(2)中/为FP腔的腔长，"^为FP腔的折射率，/l为单频光纤激光器的工作波长。从而可以作出两个普通反 射镜组成的FP腔的反射率&随着波长的变化曲线，如图3所示。由公式(1)和(2)可以推出，如果波长义和FP腔的腔长/满足下列 公式(3)的关系，则波长/l的光的FP腔反射率为0。同时由图3中可以看 出，波长在A附近的光的FP腔反射率都很小。式中^本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于相移光纤光栅的分布式布拉格反射型单频光纤激光器，其特征在于：以高浓度掺杂光纤（２）作为激光增益介质，在该高浓度掺杂光纤（２）的一端熔接一个光纤光栅（１），另一端熔接由一个相移光纤光栅（３）和一个光纤光栅（４）组成等效的ＦＰ腔的相移光纤光栅（３）；泵浦源（６）接波分复用器（５）的λ↓［１］端口，该波分复用器（５）的混合端口与所述的光纤光栅（４）相连，该波分复用器（５）的λ↓［２］端口为激光输出端（７）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海文，方祖捷，瞿荣辉，孟莉，潘政清，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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