波长可调谐L波段光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于机械感生长周期光纤光栅滤波器的波长可调谐L波段光纤激光器。它利用应力光弹效应写制的长周期光纤光栅滤波器在光纤激光器环形腔中的使用使得设计的激光器具有调谐范围宽，结构简单，输出激光线宽窄，稳定性高等优点。它包括光源，光源与光纤激光器环形腔连接，在环形腔内设有耦合器，耦合器输出部分激光同时将另一部分激光送回串接在环形腔的机械感生长周期光纤光栅滤波器；所述机械感生长周期光纤光栅滤波器包括周期为P的压力槽模板，其下方与一对平滑底板对应，两平滑底板间设有待写制长周期光纤光栅的光纤和平衡光纤。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种波长可调谐激光器，特别是基于机械感生长周期光纤光栅滤波器的波长可调谐L波段光纤激光器，属于光纤通信、光纤传感领域。
技术介绍
光纤激光器是当前信息化时代技术研究领域中最前沿的研究课题之一，随着激光二极管泵浦技术以及光纤材料和工艺研究的进展，各种类型的光纤激光器能够适合于不同的应用场合，其应用领域也从之前光纤通讯领域迅速地向其它更为广阔的激光应用、光纤传感及光纤陀螺等领域扩展。可调谐光纤激光器由于可用带宽较宽、功率高、线宽窄、与光纤元件天然兼容等特点获得了广泛的应用。可调谐光纤激光器不仅成为高速大容量密集波分复用光纤通信系统的理想信号载体，而且成为光纤传感系统中理想的传感检测光源。可调谐光纤激光器虽然目前已获得了广泛的使用，但也存在诸多的问题有待进一步解决，特别是对输出波长的有效调谐以及波长锁定功能的实现等问题。在众多的调谐技术方法中，寻求调谐范围宽、稳定性高、准无啁啾而且复用性好的调谐滤波器是进一步提高光纤激光器输出波长调谐性能的关键。滤波器是一种波长选择器件，直接影响输出激光的品质。可调谐滤波器目前主要有光纤光栅、光纤环镜、光纤F-P滤波器、偏振控制器(腔内含偏振相关器件)等。国内多采用光纤光栅调谐方案，主要因为光纤光栅与光纤之间具有天然的兼容性，用它可实现全光纤型可调谐激光器，并已提出光纤光栅的机械调谐方案、热调谐和电磁调谐。其中机械调谐、电磁调谐虽简单易行，但由受光纤光栅本身应变特性的限制，很难获得大的调谐范围，在光纤光栅反射波长的调谐过程中，获得较大的波长调谐范围是人们追求的目标，而且还要考虑调谐过程的啁啾度以及中心波长的稳定性等因素，因为它们决定了输出激光的品质与稳定性。目前的研究主要是通过选择不同结构的等应变梁来实现较宽的波长调谐范围和调谐过程准无啁啾，然而光纤光栅的蠕变、老化等因素使其应用受到了限制，尤其是环境温度对波长调谐的影响，是人们致力解决的重点问题。除电磁调谐、热调谐外，还有利用压强、声波、 化学等方法进行调谐的，不过这些方法都还不成熟且调谐范围很小。长周期光纤光栅具有附加损耗小，无后向反射等特点，广泛被用作增益均衡器，光噪声滤波器等，是一种良好的传输型带阻滤波器。因此，将其串入环形腔中，通过改变LPre 的谐振边带位置，调整环形腔增益最高点，可以实现掺铒光纤激光器的波长可调谐。但是基于紫外光或(X)2激光器写制的LPre设备成本高，且大范围的调谐需要引入高温仪器或复杂的应力结构。
技术实现思路
本技术的主要目的就是为解决上述问题，提供一种基于机械感生长周期光纤光栅滤波器的波长可调谐L波段光纤激光器。它利用应力光弹效应写制的长周期光纤光栅滤波器在光纤激光器环形腔中的使用使得设计的激光器具有调谐范围宽，结构简单，输出3激光线宽窄，稳定性高等优点。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案—种波长可调谐L波段光纤激光器，它包括光源，光源与光纤激光器的环形腔连接，在环形腔内设有耦合器，耦合器输出部分激光同时将另一部分激光送回串接在环形腔的机械感生长周期光纤光栅滤波器；所述机械感生长周期光纤光栅滤波器包括周期为P的压力槽模板，其下方与一对平滑底板对应，两平滑底板间设有待写制长周期光纤和平衡光纤。所述环形腔内还设有波分复用器，它的输入端与光源连接，输出端与光纤隔离器连接，光纤隔离器与掺铒光纤、耦合器、机械感生长周期光纤光栅滤波器、偏振控制器依次连接，偏振控制器与波分复用器连接。所述耦合器的自由端采用极小直径绕制，并涂敷光纤匹配液。所述掺铒光纤采用浓度500ppm的掺铒光纤。所述光源为980nm泵浦光源，其中心波长为975. 650nm，驱动电流为120mA。所述光纤隔离器为1550光纤隔离器，波段范围为1550+40nm，覆盖C和L波段。所述周期为P的压力槽模板的占空比为50%，精度<5口!11。本技术利用机械线加工技术制作周期性压力槽，通过螺旋微位移结构压迫标准弹簧对光纤施加径向应力，写制了谐振波长，峰值皆可调谐的长周期光纤光栅。通过调整待写制光纤与压力槽之间的夹角，改变MLPre的谐振波长，进而影响激光器环腔中的增益最高点，实现了 L波段可调谐掺铒光纤激光器。本技术与现有技术比优点在于(1)利用应力光弹效应写制的长周期光纤光栅滤波器由采用机械线加工技术制作的周期性压力槽模板在待写制光纤上施加压力制作，长周期光纤光栅滤波器的谐振波长可以通过改变模板周期或者改变待写制光纤与压力槽板夹角调整有效周期实现，且长周期光纤光栅滤波器谐振波长的变化与压力槽板有效周期呈良好的线性关系，具有结构简单，波长调谐范围宽的特点；(2)在写制长周期光纤光栅滤波器时，使用平衡光纤，使其与待写制光纤平行放置，保证长周期光纤光栅滤波器写制时的均勻性和稳定性，降低在长周期光纤光栅滤波器写制过程中应力不均勻引起的偏振现象，提高长周期光纤光栅滤波器的品质，最终实现良好的激光器输出；(3)本技术利用长周期光纤光栅滤波器中心波长的变化调节光纤激光器环形腔内的增益最高点，进而实现输出激光器波长的改变。该方法有效的抑制了光纤激光器环形腔长周期光纤光栅滤波器所处波段的增益，使增益高点出现在未抑制的波段内。环腔增益调整不受外界因素的影响，提高了光纤激光器波长调谐的连续性和稳定性；(4)本技术使用的泵浦980光源附有温度控制、输出功率实时检测和自校正功能，保证了光纤激光器输出的功率稳定性；(5)本技术中的偏振控制器，降低了长周期光纤光栅滤波器写制过程中光纤偏振态对应力的依赖，通过偏振控制器的调整，可以实现激光器输出保持一致的偏振特性；(6)本技术对90 10耦合器自由端采用极小直径绕制，并涂敷光纤匹配液， 降低了自由端的光反射，抑制外界光噪声的入射，提高光纤激光器输出的信噪比。附图说明图1波长可调谐激光器系统图；图Ia为机械感生长周期光纤光栅滤波器结构图；图2泵源输出谱；图3待写制光纤与压力槽之间角度调整；图4不同周期下的长周期光纤光栅透射谱；图5模板有效周期与LPR；谐振波长的关系；图6无机械感生长周期光纤光栅滤波器作用下激光输出谱；图7不同光栅有效周期下光纤激光器输出谱；图8激光器谐振波长与光栅有效周期之间的关系。其中，1.980泵浦激光器，2. 980/1550波分复用器，3. 1550光纤隔离器，4.掺铒光纤，5.耦合器，6.机械感生长周期光纤光栅滤波器，7.压力槽模板，8.平滑底板，9.偏振控制器，10.自由端，11.待写制光纤，12.平衡光纤。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术做进一步说明。本技术波长可调谐L波段光纤激光器，其实质是通过机械感生长周期光纤光栅滤波器的谐振波长调节，改变光纤激光器环形腔中的增益高点，实现光纤激光器输出波长的可调谐。波长可调谐激光器系统如图1所示。980泵浦激光器1发出的光经980/1550波分复用器2后，进入激光器环形腔，通过1550光纤隔离器3，抑制反射光对980泵浦激光器 1的影响。然后通过掺铒光纤4，掺铒光纤4为环形腔中的增益光纤，可以将980泵浦激光器1发出的光跃迁到1550波段。通过掺铒光纤4后，进入90 10耦合器5，该耦合器一方面将大部分的光输入至激光器环形腔中，使得激光在环形腔内振荡，另一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种波长可调谐Ｌ波段光纤激光器，其特征是，它包括光源，光源与光纤激光器的环形腔连接，在环形腔内设有耦合器，耦合器输出部分激光同时将另一部分激光送回串接在环形腔的机械感生长周期光纤光栅滤波器；所述机械感生长周期光纤光栅滤波器包括周期为Ｐ的压力槽模板，其下方与一对平滑底板对应，两平滑底板间设有待写制长周期光纤和平衡光纤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明顺，隋青美，贾磊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：88