应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源制造技术

一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，包括980nm泵浦激光器、波分复用器、掺Er光纤、光纤法拉第旋镜和光隔离器，所述光纤法拉第旋镜包括磁性光学晶体、磁性光学晶体外用于形成磁场的永磁性物质和反射镜，其特别之处在于：所述反射镜表面镀有介质膜，用于输出与入射光谱增益相反的反射光谱。本实用新型专利技术的有益效果在于：光纤法拉第旋镜的反射镜上介质膜的设置，能够使介质膜的反射谱线与掺Er光纤的输出谱线增益相反，进而抵消了光谱中增益大的尖峰、增大了增益相对较小的峰，最终使输出谱线平坦；且与现有使用滤波器的掺Er光纤光源相比，本实用新型专利技术内部滤波的损耗低，输出光功率大。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤光源，具体地指一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源。
技术介绍
光纤陀螺作为一种能够精确地确定运动物体方位的仪器，是现代航空、航海、航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，光纤陀螺的商品化在上世纪90年代初陆续展开，中低精度的光纤陀螺(特别是干涉式光纤陀螺)已经实现商品化，并在多领域内应用。现在高精度光纤陀螺仪的开发和研制已经占据主导地位，吸引了国际上很多国家和科研机构的眼球，而高平坦度、高平均波长稳定度的宽带光源作为高精度光纤陀螺仪的关键部件一直是力求突破的难点。高精度光纤陀螺仪用的高平坦化、宽带宽的光谱可以降低掺Er光纤光源能的相干性，减少背向瑞利散射、偏振交叉耦合和克尔效应等引起的相干噪声，改善光路系统的信噪比和减少光纤陀螺的标度因数。但是，现有掺Er光纤光源具有的不对称双峰结构输出光谱特性限制了光源的光谱带宽，难以满足实际应用的需要。因此掺Er光纤光源的增益平坦化是提高光纤陀螺仪精度的关键。目前，实现掺Er光纤光源输出光谱平坦化主要有两种方法：一种是设法改变掺Er光纤的材料特性，该方法技术难度大，制作工艺复杂，开发周期长；另一种是设计与掺Er光纤光源输出谱线的增益相反的滤波器，抵消谱线中增益大的尖峰，达到平坦输出谱线的目的，该方法应用比较广泛。公告号为US 5875203的美国专利公开了一种稳定光纤光源的光谱滤波技术，其实现方案是：双程反向结构的ASE(Amplified Spontaneous Emission)光源包括一泵浦光源、掺Er光纤、反射镜、长周期光栅以及隔离器，长周期光栅放置在掺Er光纤中、反射镜之前，起到增益平坦滤波的作用，隔离器消除光反馈，从而输出平坦化的宽光谱。授权公告号为CN 2842454Y的中国专利《光纤陀螺仪用光纤光源》公布了一种光纤陀螺仪用光纤光源，实现方式为：泵浦源输出光束经过第一耦合器后按照预设功率比分成两束，一束光束经过第一波分复用器输入到第一掺Er光纤内激发产生超辐射光源，经一反射镜后反射回来，再一次经过掺Er光纤进行放大，经过第一隔离器后输入到第二掺Er光纤中作为泵浦光，同时第二掺Er光纤还受到由第二波分复用器输入的分束出来的另一泵浦光的激发，产生超荧光光谱。超荧光光谱依次经过第二隔离器和长周期光栅进行消光反馈和光谱平坦化，最后输出高平坦度ASE光谱。现有技术大都采用在输出端设置长周期光栅对ASE光源进行增益平坦滤波，以实现光谱平坦化的方法，这些方法的功率损耗较大，且长周期光栅的制作工艺复杂。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题就是提供一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，能够在保证系统低偏振度以及高的功率稳定性的前提下，实现较大光谱宽度的光谱输出。为解决上述技术问题，本技术提供的一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，包括980nm泵浦激光器、波分复用器、掺Er光纤、光纤法拉第旋镜和光隔离器，所述光纤法拉第旋镜包括磁性光学晶体、磁性光学晶体外用于形成磁场的永磁性物质和反射镜，其特别之处在于：所述反射镜表面镀有介质膜，用于输出与入射光谱增益相反的反射光谱。上述技术方案中，所述介质膜的厚度为0.8～1.2mm。上述技术方案中，所述介质膜为SiO2或者Al2O3材质。上述技术方案中，所述掺Er光纤的一端与光纤法拉第旋镜连接，另一端通过波分复用器分别与用作泵浦源的980nm泵浦激光器和用于光信号隔离的光隔离器连接。本技术的有益效果在于：光纤法拉第旋镜的反射镜上介质膜的设置，能够使介质膜的反射谱线与掺Er光纤的输出谱线增益相反，进而抵消了光谱中增益大的尖峰、增大了增益相对较小的峰，最终使输出谱线平坦；且与现有使用滤波器的掺Er光纤光源相比，本实用新型内部滤波的损耗低，输出光功率大。附图说明图1为本技术一个实施例的结构示意图；图2为图1中法拉第旋镜的结构示意图；图3为图1中掺Er光纤的输出光谱；图4为图3光谱经图2法拉第旋镜反射后的输出光谱；图5为图1光源的输出光谱；图中：1-980nm泵浦激光器，2-光纤法拉第旋镜(其中：2.1-磁性光学晶体，2.2-永磁性物质，2.3-反射镜，2.4-介质膜)，3-波分复用器，4-掺Er光纤，5-光隔离器。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施例作进一步的详细描述：如图1和图2所示，本技术的一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，包括980nm泵浦激光器1、980nm/1550nm的波分复用器3、掺Er光纤4、光纤法拉第旋镜2和光隔离器5。本实施例的上述各器件的尾纤均采用熔接方式连接，并采用双程反向结构，即980nm泵浦激光器1与980nm/1550nm波分复用器3的980nm输入端相连，980nm/1550nm波分复用器3的1550nm端与光隔离器5相连，掺Er光纤4的一端连接波分复用器3的光纤端、另一端与光纤法拉第旋镜2连接。本实施例中的光纤法拉第旋镜2包括常规的磁性光学晶体2.1、磁性光学晶体2.1外用于形成磁场的永磁性物质2.2和反射镜2.3，本技术在反射镜2.3表面镀有介质膜2.4。该镀膜的反射镜2.3由具有选频作用的介质通过电子束蒸发或磁控溅射等方法镀在反射镜2.3表面制成。选用的介质包括常用的SiO2、Al2O3等，根据掺Er光纤4的输出光谱，介质膜的厚度在0.8～1.2mm，优选1mm。如图3和图4所示，介质膜2.4对不同波长的入射光具有不同反射率，本实施例中介质膜2.4为1mm厚的Al2O3膜，能够输出与掺Er光纤4输出谱线增益相反的反射光谱，从而抵消掺Er光纤4输出谱线中增益大的尖峰(如图3中的1530nm处)、增大增益相对较小的光谱(如图4中的1560nm处)，最终使输出谱线平坦，如图5所示。本技术的工作原理为：980nm泵浦激光器1产生980nm泵浦光，经波分复用器3后进入掺Er光纤4，激发Er离子的自发辐射，一部分辐射谱反向传播进入波分复用器3并从其1550nm端输出，另一部分进入光纤法拉第旋镜2。进入光纤法拉第旋镜2的光，在磁性光学晶体2.1中线偏振光的振动面旋转90°，并在介质膜2.4的作用下输出与入射光谱增益相反的反射光谱，反射光谱再次进入掺Er光纤4，被部分信号放大后经波分复用器3输出，该部分光与前述反向传播的自发辐射光叠加后经光隔离器5输出。高隔离度(隔离度≥55dB)的光隔离器5隔离了可能从后面系统中反射(或者散射)回来的光以保证光源系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，包括980nm泵浦激光器(1)、
波分复用器(3)、掺Er光纤(4)、光纤法拉第旋镜(2)和光隔离器(5)，所述光纤法拉第
旋镜(2)包括磁性光学晶体(2.1)、磁性光学晶体(2.1)外用于形成磁场的永磁性物质(2.2)
和反射镜(2.3)，其特征在于：所述反射镜(2.3)表面镀有介质膜(2.4)，用于输出与入射
光谱增益相反的反射光谱。
2.根据权利要求1所述的应用于光纤传感的高平均波长稳定的掺Er光纤光源，其特征
在于：所述介质膜(2.4)的厚度为0.8～1.2mm。
3.根据权利要求1或2所述的应用于光纤传感的高平均波长稳定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳华，汪洪海，皮亚斌，
申请(专利权)人：武汉长盈通光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：