一种分布式布拉格反射光纤激光器的制作方法技术

一种分布式布拉格反射光纤激光器的制作方法，属于光纤激光器的制作方法，解决现有制作方法不能有效确定光纤光栅最佳反射率的问题。本发明专利技术包括光路组建步骤、对准步骤和加工步骤，在加工步骤中利用飞秒激光对有源光纤尾部刻写后端布拉格光纤光栅，当光功率计显示的输出光功率最大时，遮挡飞秒激光光束，形成后端布拉格光纤光栅，构成有源光纤激光器。本发明专利技术为ＤＢＲ光纤激光器的最优化设计带来了极大的灵活性，能够找到针对特定有源光纤参数的最佳的ＦＢＧ反射率，最大程度的挖掘了光纤激光器的潜力，使能效比达到最大值，大大的提高了泵浦光到信号光的转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤激光器的制作方法，特别涉及一种分布式布拉格反射(DBR)光纤 激光器的制作方法，利用飞秒激光在有源光纤中在线制作高能效比的DBR光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器具有波导式结构，其转换效率高、阈值低、输出光束质量好、线宽窄，并 且结构紧凑，克服了谐振腔激光器组件繁多的缺陷，已经在在光通信、工业加工、军事和医 疗等领域获得重要应用。为了实现光纤激光器的全光纤化，目前大多采用光纤光栅来代替 外腔反射镜，即产生了所谓的分布式布拉格反射(DBR)光纤激光器。DBR激光器是常见的 基于F-P谐振腔的光纤激光器，由一对布拉格(Bragg)波长相同的光纤光栅构成，整个激光 器谐振腔结构简单，且由于光纤光栅是窄带反馈元件，激光器输出波长由光纤光栅的Bragg 波长精确的确定，能够实现稳定的窄线宽运作和宽带调谐。因DBR光纤激光器具有高效率、高光束质量、良好的光谱特性、结构紧凑和散热特 性好等优点，成为国内外研究的热点。其中光纤光栅的反射率对激光器的斜率效率以及最 大输出功率有直接影响，但现有制作方法，采用事先统一生产的具有固定反射律的光纤布 拉格光栅，使用光纤熔接机将其熔接到有源光纤的两端，然而不同的有源光纤的具体参数 不同对光纤光栅的反射率有不同的要求。现有方法不能有效确定光纤光栅的最佳反射率。
技术实现思路
本专利技术提供，使用飞秒脉冲激光在 有源光纤中直接制作DBR激光器，解决现有制作方法不能有效确定光纤光栅最佳反射率的 问题。本专利技术的，包括下述步骤一 .光路组建步骤将激光泵浦源尾纤与有源光纤输入端熔接，将光功率计正对 有源光纤输出端；将飞秒激光写入系统放在有源光纤尾部，所述有源光纤尾部为距离有源 光纤输出端5 IOcm的一段有源光纤，所述飞秒激光写入系统由飞秒激光光源、平凸柱透 镜、相位掩模板和一对光纤调整架构成；所述有源光纤头部事先已刻写前端布拉格光纤光 栅，其反射率大于等于98% ；二 .对准步骤打开激光泵浦源，将激光泵浦光功率锁定在50 450mW ；打开光功 率计并调零；打开飞秒激光光源，将其功率调为300 500mW，飞秒激光光束经过平凸柱透 镜和相位掩模板，在相位掩模板后方呈现一个线状光斑，调整有源光纤尾部相对于线状光 斑的位置，使有源光纤的纤芯和线状光斑重合；三.加工步骤将飞秒激光的输出功率调大，直至超过刻写布拉格光纤栅所需激 光强度阈值，将飞秒激光的输出功率固定为大于所述阈值100 300mW，对有源光纤尾部刻 写后端布拉格光纤光栅；刻写的同时，观察光功率计的读数，当光功率计显示的输出光功率 最大时，遮挡飞秒激光光束，形成后端布拉格光纤光栅，构成有源光纤激光器。所述的制作方法，其特征在于所述加工步骤中，确定光功率计显示的输出光功率最大采用如下方法当光功率 计指针变化速率缓慢趋向静止时，表明该DBR光纤激光器的输出功率已经达到最大值。由 于在光纤布拉格光栅刻写的起始阶段输出光功率增长速度较快，但输出光功率在最大值附 近的变化速率极其缓慢——这为光功率最大值的确定提供了依据。本专利技术涉及的装置包括一个半导体激光泵浦源(LD)和一套飞秒激光写入系统， 所述飞秒激光写入系统的核心组件包括飞秒激光光源、平凸柱透镜、相位掩模板和一对 光纤调整架，平凸柱透镜的焦距为60mm，特定的相位掩模 板对应特定的光纤布拉格光栅 (FBG)工作波长。所述半导体激光泵浦源型号为LC96J74P-20FXR，最大输出功率480mW，尾 纤输出；有源光纤头部事先已经采用飞秒脉冲激光制作了高反射率的光纤光栅(工作波长 为输出激光波长，针对该波长的反射率>99%)，有源光纤尾部的涂覆层已被剥除(该区域 就是飞秒激光在线写入光纤光栅的区域)。考虑到分布式布拉格反射(DBR)光纤激光器所用有源光纤纤芯掺杂浓度不同或 光纤长度不同，对作为后腔镜的光纤布拉格光栅(FBG)反射率也会有不同的要求，在线刻 写FBG可以说是一种个性化的设计——为特定的参数的有源光纤度身定做一个最适合它的 后腔镜FBG，构成一个F-P谐振腔。本专利技术将飞秒激光在线刻写光纤光栅的技术引进到DBR 光纤激光器制作领域，为DBR光纤激光器的最优化设计带来了极大的灵活性，能够找到针 对特定有源光纤参数的最佳的FBG反射率，从而最大程度的挖掘了光纤激光器的潜力，使 能效比达到最大值，大大的提高了泵浦光到信号光的转化效率。附图说明图1为本专利技术涉及的装置结构示意图；图2为飞秒激光写入系统示意图；图3为本专利技术实施例所使用的一种有源光纤横截面示意图。 具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术涉及的装置包括一个半导体激光泵浦源(LD)和一套飞秒激光 写入系统，半导体激光泵浦源发射泵浦光1，有源光纤3头部事先已刻写前端布拉格光纤光 栅2，飞秒激光写入系统的相位掩模板4放在有源光纤3尾部，利用飞秒激光6对有源光纤 3尾部刻写后端布拉格光纤光栅5 ；用光功率计8观察输出光7功率。如图2所示，飞秒激光写入系统包括飞秒激光光源、平凸柱透镜9、相位掩模板4和 一对光纤调整架，飞秒激光光源发射飞秒激光6，经过平凸柱透镜9和相位掩模板4，在相位 掩模板后方呈现一个线状光斑10，一对光纤调整架架设在有源光纤3的两端，以便调整有 源光纤相对相位掩模板4的位置。半导体激光泵浦源采用型号为LC96J74P-20FXR的LD，工作波长为974nm，最大输 出功率可达480mW。泵浦光通过尾纤输出，尾纤的模场直径为5. 9um，包层直径为125um。飞 秒激光光源采用Spectrum Physics公司的产品，工作波长为800nm，脉宽50fs，重复频率 IKHz。 选取烽火科技公司提供的掺镱双包层D型光纤和掺铒单模光纤作为有源光纤，如 图3所示，掺镱双包层D型有源光纤，其横截面自外向内为外包层3-1、内包层3-2、D型纤 芯 3-3 ο 实施例1，包括下述步骤一 .光路组建步骤将激光泵浦源尾纤与掺镱双包层D型有源光纤3输入端熔接， 将光功率计8正对有源光纤3输出端；将飞秒激光写入系统放在有源光纤3尾部，所述有源 光纤尾部为距离有源光纤输出端5cm的一段有源光纤，有源光纤头部事先已刻写前端布拉 格光纤光栅，其反射率大于99% ；二 .对准步骤打开激光泵浦源，将激光泵浦光1功率锁定在50mW ；打开光功率计 并调零；打开飞秒激光光源，将其功率调为300mW，飞秒激光光束经过平凸柱透镜和相位掩 模板，在相位掩模板后方呈现一个线状光斑10，调整有源光纤尾部相对于线状光斑的位置， 使有源光纤的纤芯和线状光斑10重合；三.加工步骤将飞秒激光的输出功率调大，直至超过刻写布拉格光纤光栅所需 激光强度阈值500mW，将飞秒激光的输出功率固定为600mW，对有源光纤尾部刻写后端布拉 格光纤光栅；刻写的同时，观察光功率计的读数，当光功率计显示的输出光功率最大时，遮 挡飞秒激光光束，形成后端布拉格光纤光栅，构成有源光纤激光器。如图3所示，有源光纤为掺镱双包层D型有源光纤，其横截面自外向内为外包 层3-1、内包层3-2、D型纤芯3-3。掺镱双包层D型光纤内包层直径为10um，外包层直径为 125um，前端布拉格光纤光栅的Bragg波长为1064nm，反射率> 99%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式布拉格反射光纤激光器的制作方法，包括下述步骤：一．光路组建步骤：将激光泵浦源尾纤与有源光纤输入端熔接，将光功率计正对有源光纤输出端；将飞秒激光写入系统放在有源光纤尾部，所述有源光纤尾部为距离有源光纤输出端５～１０ｃｍ的一段有源光纤，所述飞秒激光写入系统由飞秒激光光源、平凸柱透镜、相位掩模板和一对光纤调整架构成；所述有源光纤头部事先已刻写前端布拉格光纤光栅，其反射率大于等于９８％；二．对准步骤：打开激光泵浦源，将激光泵浦光功率锁定在５０～４５０ｍＷ；打开光功率计并调零；打开飞秒激光光源，将其功率调为３００～５００ｍＷ，飞秒激光光束经过平凸柱透镜和相位掩模板，在相位掩模板后方呈现一个线状光斑，调整有源光纤尾部相对于线状光斑１０的位置，使有源光纤的纤芯和线状光斑重合；三．加工步骤：将飞秒激光的输出功率调大，直至超过刻写布拉格光纤光栅所需激光强度阈值，将飞秒激光的输出功率固定为大于所述阈值１００～３００ｍＷ，对有源光纤尾部刻写后端布拉格光纤光栅；刻写的同时，观察光功率计的读数，当光功率计显示的输出光功率最大时，遮挡飞秒激光光束，形成后端布拉格光纤光栅，构成有源光纤激光器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉华，陆培祥，施佳炜，张志楠，刘宁亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]