全光纤宽带超荧光光源制造技术

本发明专利技术提出一种全光纤宽带超荧光光源，包括：泵浦装置，泵浦装置采用半导体激光器从侧面泵浦的方式，泵浦光从侧面泵浦注入；增益光纤，增益光纤与泵浦装置相连，对泵浦光进行增益；和端面镀膜反射镜，端面镀膜反射镜位于增益光纤的末端，具有宽带反射或半反半透光学特性，其中，泵浦光的注入方向和镀膜反射镜的反射方向相反。本发明专利技术中，半导体激光器通过侧面泵浦合束器，正向或者反向泵浦双包层掺杂光纤产生宽带超荧光，利用这种端面镀膜镜形成的反射端，实现双程结构的单端输出，降低分立的光学元器件和熔点的光学反馈，提高泵浦效率和ASE的转换效率，而且使双程ASE输出结构实现了全光纤的集成化，获得具有高功率和高稳定性特点的超荧光输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，特别涉及一种全光纤宽带超荧光光源。
技术介绍
众多光纤传感器和探测器需要时间相干性低的宽带光源，它们的应用场合同样要求光源具有宽谱、高光谱稳定性和高输出功率的特点。超荧光是一种激光和荧光之间的过渡态，具有其自身的特点光谱较宽、功率较高，是一种理想的宽带光源；利用掺杂了稀土元素的光纤中的放大自发发射(ASE)过程来获得超荧光光谱是非常有效的方法超荧光光纤光源(SFS)温度稳定性高，输出功率高、光谱稳定、谱线宽、受环境影响小、使用寿命长，且易于与光纤传感系统耦合，因此高功率、高亮度的超荧光光纤光源在光纤陀螺仪、光学层析、医学诊断等众多光纤传感、光纤探测及WDM光通信系统中起到越来越重要的作用，同时 这些领域的日益发展也对超荧光光纤光源的功率提高、光谱稳定和小型集成化提出了越来越高的要求。目前利用掺稀土元素光纤的ASE实现高功率超荧光输出的途径主要有两种一种是直接采用单端或双端输出，另一种是利用主振荡功率放大(MOPA)技术。直接输出结构通过向掺杂光纤中泵浦高能量直接实现自发辐射的放大，由于存在的各种分立光学元件，因此需要严格控制腔内信号光反馈，否则极易出现腔内增益大于损耗而自激振荡(P. Wang,J. K. Sahu, and ff. A.Clarkson, ^IlOff double-ended ytterbium-dopedfiber super-fluorescent source with M2=l. 6”，Opt. Lett. 31，3116 - 3118 (2006)；Qirong Xiao, Ping Yan, Yaping Wang, Jinping Hao, and Mali Gong,，，High-powerall-fiber super-fluorescent source with fused angle-polished side-pumpingconfiguration”，Appl. Opt.，50，1164-1169(2011))。尤其是单端输出结构，对光信号隔离度异常敏感，输出功率因此受到限制。即使是全光纤化结构，也未能避免受到各种熔点所带来的回波损耗的影响，这部分反馈会引发激光振荡、降低激光阈值，限制ASE的最大输出功率，无可避免需要引入光隔离器(Cao Yi, Liu Jiang, Wang Ke, WangPu, “All-Fiber Hundred-ffatt-LeveI Broadband Ytterbium-Doped Double-CladdingFiber Superfluorescent Source”, Chin. J. Lasers. , 39, 0802008 (2012).)。但同时单端输出的双程结构能有效地提高泵浦光的利用率和超荧光的转换效率，如若能建立全光纤无熔点结构的单端宽带超荧光光纤光源，获得具有高效稳定和良好的宽带输出特性的ASE种子源，经光纤放大器后将可获得更高功率的稳定的宽带超荧光输出。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种采用端面镀膜实现单端输出的效率高、稳定性好的全光纤宽带超荧光光源。根据本专利技术实施例的全光纤宽带超荧光光源，包括泵浦装置，所述泵浦装置采用半导体激光器从侧面泵浦的方式，泵浦光从侧面泵浦注入；增益光纤，所述增益光纤与所述泵浦装置相连，对所述泵浦光进行增益；和端面镀膜反射镜，所述端面镀膜反射镜位于所述增益光纤的末端，具有宽带反射或半反半透光学特性，其中，所述泵浦光的注入方向和镀膜反射镜的反射方向相反。在本专利技术的一个实施例中，所述泵浦装置进一步包括至少一个半导体激光器，用于产生激光；多合一合束器，用于将所述半导体激光器产生的激光合为一束泵浦光并传送给侧面泵浦合束器；所述侧面泵浦合束器，所述侧面泵浦合束器的泵浦端与所述合束器相连，公共端与所述增益光纤相连，输出端作低反馈处理形成ASE输出端。在本专利技术的一个实施例中，所述增益光纤为掺杂光纤，所述增益光纤横截面上掺杂有铒、镱、钕、铥中的一种或多种稀土元素增益粒子在本专利技术的一个实施例中，所述泵浦耦合器为所述增益光纤直接熔融角度抛光制 成。在本专利技术的一个实施例中，所述端面镀膜反射镜，为所述增益光纤的末端直接端面镀膜形成；或者，用一小段与所述增益光纤参数相同的掺杂或未掺杂光纤端面镀膜后，再熔接到所述增益光纤的末端形成。在本专利技术的一个实施例中，所述侧面泵浦耦合器，用与所述增益光纤参数相同的掺杂或未掺杂光纤直接熔融角度抛光制成后，再熔接到所述增益光纤一端来代替。在本专利技术的一个实施例中，所述宽带超突光光纤光源的输出端切成8度角并置于折射率匹配液中。在本专利技术的一个实施例中，所述增益粒子在所述增益光纤横截面上的掺杂方式为平顶掺杂、平顶部分掺杂或渐变式掺杂中的任何一种。在本专利技术的一个实施例中，所述增益光纤为单模光纤或多模大芯径或光子晶体光纤。本专利技术实施例的全光纤宽带超荧光光源中，半导体激光器通过侧面泵浦合束器，正向或者反向泵浦双包层掺杂光纤产生宽带超荧光，利用这种端面镀膜镜形成的反射端，实现双程结构的单端输出，降低分立的光学元器件和熔点的光学反馈，提高泵浦效率和ASE的转换效率，而且使双程ASE输出结构实现了全光纤的集成化，获得具有高功率和高稳定性特点的超荧光输出。本专利技术至少具有以下优点(I)采用光纤端面直接镀宽带反射膜建立双程结构，实现ASE单端输出，装置简单、结构紧凑，减少了分立光学元件的使用，降低光学分立元件端面反馈，同时双程结构通过一端的反射将两端的ASE集中到一端输出，效率更高，在较低的泵浦功率下，可以得到更高的输出功率、更好的波长稳定性和更大的线宽的ASE输出。有望获得稳定的超荧光高功率输出。(2)本专利技术可以采用熔融的角度抛光侧泵合束器实现的全光纤化的包层泵浦结构、增益光纤末端直接镀膜，整个超荧光光纤光源结构中将不存在熔点的光学反馈带来的效应，同时在双程后向的单端输出结构下，泵浦光也能被两次利用，可以有效地提高转换效率、泵浦效率，降低所需的泵浦功率，有望获得稳定高效的光纤超荧光光源。(3) ASE输出功率越高，所需增益光纤越长或者要求泵浦功率越高，前者会提高系统成本，而后者会使掺杂光纤的增益谱宽变窄，且容易降低系统的运转稳定性。光纤端面镀宽带膜，可充分利用泵浦光和ASE，使泵浦和转换效率都可获得提高。在保证获得同样的ASE输出功率，本专利技术所涉及的系统能在更低的泵浦功率水平下运转，将可获得谱线更宽的超荧光输出。这种ASE装置简单、稳定、具备良好的宽带输出特性，用作种子源，通过合理设计放大器，经一级单程放大将可获得稳定的高功率宽带超荧光输出，经多级放大可进一步满足各种对高功率宽带光源的应用需求。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中 图I是为本专利技术的光纤端面镀膜反射镜示意图；图2为本专利技术用于双程后向单端输出结构的全光纤无熔点宽带超荧光光纤光源的实施例的原理结构图；图3为本专利技术用于双程后向单端输出结构的全光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤结构宽带超荧光光源，其特征在于，包括：泵浦装置，所述泵浦装置采用半导体激光器从侧面泵浦方式，泵浦光从侧面泵浦注入；增益光纤，所述增益光纤与所述泵浦装置相连，对所述泵浦光进行增益；和端面镀膜反射镜，所述端面镀膜反射镜位于所述增益光纤的末端，具有宽带反射或半反半透光学特性，其中，所述泵浦光的注入方向和镀膜反射镜的反射方向相反。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫平，肖起榕，巩马理，张海涛，李丹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：