專利名稱：全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于光纖激光器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全光纖結(jié)構(gòu)的2. ομπι 波段寬帶可調(diào)諧環(huán)形腔光纖激光器，其得到的輸出波長(zhǎng)2. 0 μ m波段的寬帶可調(diào)諧光纖激光可以應(yīng)用于醫(yī)療、探測(cè)、雷達(dá)等諸多領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]2. 0 μ m波段光纖激光器是目前最具前景的激光技術(shù)之一，2. 0 μ m波段的激光在醫(yī)療領(lǐng)域是最好的手術(shù)工具之一，其對(duì)人眼使用安全、對(duì)大氣和煙霧的穿透能力強(qiáng)，并覆蓋瓦斯等危險(xiǎn)氣體的一部分吸收光譜，其也可用于遙感探測(cè)和激光雷達(dá)等領(lǐng)域。采用摻銩光纖做激光增益介質(zhì)，由于TnT離子間存在著的交叉馳豫過(guò)程，N1, N0 — N3, N3的交叉馳豫率隨著Tm3+的摻雜濃度增加迅速增長(zhǎng)，高摻雜濃度時(shí)，交叉馳豫過(guò)程加強(qiáng)，對(duì)于N” N3和Ntl的光譜參數(shù)產(chǎn)生很大影響，摻Tm光纖激光器的輸出功率甚至能達(dá)到千瓦級(jí)的水平。[0003]793nm激光二極管泵浦的雙包層摻銩光纖激光器能獲得高效率，采用環(huán)形腔結(jié)構(gòu)， 可以實(shí)現(xiàn)輸出激光波長(zhǎng)的寬帶調(diào)諧。目前國(guó)內(nèi)外摻銩光纖激光器的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用光纖與各種功能器件的自由空間耦合，而非全光纖結(jié)構(gòu)，這就需要增加一定數(shù)量的透鏡和光路對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其穩(wěn)定性差、實(shí)用性不強(qiáng)。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]針對(duì)目前摻銩光纖激光器不能實(shí)現(xiàn)全光纖化、穩(wěn)定性差、實(shí)用性不強(qiáng)等缺陷，本實(shí)用新型提供了一種全光纖結(jié)構(gòu)的寬帶可調(diào)諧摻銩光纖激光器，其獲得輸出波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍 70nm，且調(diào)諧簡(jiǎn)便、制造成本低，并且易于與光纖系統(tǒng)集成。[0005]本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，包括793nm激光泵浦源(1)、多模/雙包層泵浦合束器( ( “/”表示“和”，屬于該類器件的通用寫法)、雙包層摻銩光纖( 、在線偏振控制器(4)、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)、2. 0 μ m波段寬帶耦合器[6]、2.Ομπι波段隔離器(7)，793nm激光泵浦源(1)與多模/雙包層泵浦合束器(2)的第一輸入端口(a)連接，多模/雙包層泵浦合束器O)的第二端口(c)與雙包層摻銩光纖(3) 的一端連接；多模/雙包層泵浦合束器O)的第三端口(b)與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)的一端連接；在線偏振控制器(4)將多模/雙包層泵浦合束器( 與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5) 之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截?cái)喙饫w；F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)的另一端與2.0μπι波段光纖耦合器(6)的輸入端(d)連接，2. Ομπι波段光纖耦合器(6)的第一輸出端(e)作為激光輸出，輸出的光纖激光信號(hào)波長(zhǎng)為2. 0 μ m的可調(diào)諧波段；2. 0 μ m波段光纖耦合器(6)的第二輸出端(f)與2. Ομπι波段隔離器(7)的輸入端連接作為反饋；2. Ομπι波段隔離器(7) 的輸出端與雙包層摻銩光纖(3)的另一端連接；所述793nm激光泵浦源(1)、多模/雙包層泵浦合束器0)、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)、2. Oym波段光纖耦合器(6)、2. Oym波段光纖隔離器(7)和雙包層摻銩光纖C3)連接形成的環(huán)形腔采用全光纖結(jié)構(gòu)，上述連接均采用光纖熔接。[0006]所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，2. 0 μ m波段光纖耦合器(6)的第一輸出端 (e)為10%輸出端，第二輸出端(f)為90%輸出端。[0007]所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，輸出的2. 0 μ m波段光纖激光信號(hào)最大光譜調(diào)諧范圍為1940-2010nm，光譜帶寬為70nm。[0008]所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，在線偏振控制器(4)采用手動(dòng)擠壓式。[0009]本實(shí)用新型全光纖寬帶可調(diào)諧2.0 μ m波段摻銩光纖激光器，激光泵浦源(1)通過(guò)多模/雙包層泵浦合束器O)、泵浦雙包層摻銩光纖(3)，產(chǎn)生2.0 μ m波段增益寬帶光，利用手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器(4)調(diào)整激光環(huán)形腔內(nèi)偏振態(tài)，2. Oym波段光纖耦合器(6) 的90%輸出端f作為正反饋，實(shí)現(xiàn)光的放大，利用F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)調(diào)諧2.0μπι波段激光信號(hào)波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)輸出波長(zhǎng)70nm寬帶可調(diào)。[0010]本實(shí)用新型輸出波長(zhǎng)寬帶可調(diào)諧的2. 0 μ m波段摻銩光纖激光器，其克服了現(xiàn)有 2. 0 μ m波段可調(diào)諧光纖激光器的不足，減少了非光纖器件連接帶來(lái)的腔內(nèi)損耗增加和調(diào)諧范圍小等問(wèn)題。[0011]本實(shí)用新型采用全光纖結(jié)構(gòu)，損耗低，成本低，易于與光纖系統(tǒng)集成。本實(shí)用新型獲得的2. 0 μ m波段激光穩(wěn)定性好，波長(zhǎng)寬帶可調(diào)，具有較高的性價(jià)比。


[0012]圖1為Tm3+的簡(jiǎn)化能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖2為寬帶可調(diào)諧摻銩光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖3為寬帶可調(diào)諧輸出光纖激光的光譜圖。
具體實(shí)施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。[0016]圖2為寬帶可調(diào)諧摻銩光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。該2. 0 μ m波段寬帶可調(diào)諧光纖激光器由793nm激光泵浦源1、多模/雙包層泵浦合束器2、雙包層摻銩光纖3、手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5、2. 0 μ m波段寬帶耦合器6、2. 0 μ m波段隔離器 7等連接而成環(huán)形激光諧振腔，其連接為[0017]793nm激光泵浦源1與多模/雙包層泵浦合束器2的輸入端口 a連接，多模/雙包層泵浦合束器2的另一個(gè)輸入端口 c與雙包層摻銩光纖3的一端相連；多模/雙包層泵浦合束器2的端口 b與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5的一端連接；手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4 采用不截?cái)喙饫w的方法，將多模/雙包層泵浦合束器2和F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5之間的局部連接光纖夾入其夾具之內(nèi)，利用手動(dòng)擠壓光纖的方式進(jìn)行傳輸光信號(hào)偏振態(tài)的調(diào)節(jié)；F-P 可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5的另一端與2. 0 μ m波段光纖耦合器6的輸入端d連接，2. 0 μ m波段光纖耦合器6的10%輸出端e作為激光輸出，輸出的光纖激光信號(hào)波長(zhǎng)為2. 0 μ m波段，輸出的2. 0 μ m波段光纖激光信號(hào)可調(diào)諧，最大光譜調(diào)諧范圍為1940-2010nm，光譜帶寬為70nm。 2. 0 μ m波段光纖耦合器6的90%輸出端f與2. 0 μ m波段光纖隔離器7的輸入端連接作為反饋；2. 0 μ m波段光纖隔離器7的輸出端與雙包層摻銩光纖3的另一端相連。采用全光纖結(jié)構(gòu)，其均通過(guò)光纖熔接的方法連接。[0018]如上連接，多模/雙包層泵浦合束器2、手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4、F_P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5、2. 0 μ m波段光纖耦合器6、2. 0 μ m波段光纖隔離器7和雙包層摻銩光纖3連接形成了環(huán)形腔。[0019]上述793nm激光泵浦源1、多模/雙包層泵浦合束器2、雙包層摻銩光纖3、手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5、2. 0 μ m波段寬帶耦合器6、2. 0 μ m波段隔離器7等器件均采用現(xiàn)有技術(shù)。[0020]當(dāng)793nm激光泵浦源1通過(guò)多模/雙包層泵浦合束器2、泵浦雙包層摻銩光纖3 時(shí)，在光纖中產(chǎn)生2. 0 μ m波段寬帶光增益。利用其反向2. 0 μ m波段寬帶光作為激光增益， 通過(guò)F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5選擇激光振蕩波長(zhǎng)，調(diào)節(jié)F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5的腔長(zhǎng)可改變激光振蕩信號(hào)間隔，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光振蕩波長(zhǎng)的調(diào)諧。[0021]再通過(guò)手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4調(diào)節(jié)諧振激光的偏振態(tài)，保持較高的振蕩功率。2. Oym波段光纖隔離器7可以在腔內(nèi)確保信號(hào)單向傳輸，并能降低噪聲，提高信噪比。[0022]2. 0 μ m波段光纖耦合器6的10%輸出端e輸出激光采用2. 0 μ m波段光纖光譜分析儀和2. 0 μ m波段光功率計(jì)測(cè)量。[0023]手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4用來(lái)調(diào)整激光環(huán)形腔內(nèi)偏振態(tài)，以提高輸出光纖激光的功率。[0024]F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5在激光環(huán)形腔內(nèi)用來(lái)選擇振蕩激光波長(zhǎng)，并用來(lái)調(diào)諧輸出激光波長(zhǎng)。[0025]圖1為Tm3+的簡(jiǎn)化能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖。采用摻銩光纖做激光增益介質(zhì)，當(dāng)激光泵浦源 1通過(guò)多模/雙包層泵浦合束器2、泵浦雙包層摻銩光纖3時(shí)，基態(tài)Ntl上的粒子吸收793nm 泵浦光，躍遷到高能級(jí)N3,由于Tm3+離子間存在著的交叉馳豫過(guò)程，NijN0- N3, N3的交叉馳豫過(guò)程導(dǎo)致粒子聚集在激發(fā)態(tài)N1, Ntl的粒子數(shù)增加，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，大量激發(fā)態(tài)N1的粒子向下躍遷回基態(tài)Ntl時(shí)，會(huì)自發(fā)輻射波長(zhǎng)為2. 0 μ m波段的光子。當(dāng)激光泵浦源1發(fā)射的793nm連續(xù)激光通過(guò)多模/雙包層泵浦合束器2對(duì)雙包層摻銩光纖3連續(xù)泵浦時(shí)，該自發(fā)輻射連續(xù)發(fā)生，因此在激發(fā)態(tài)N1與基態(tài)Ntl之間產(chǎn)生連續(xù)的2. 0 μ m波段光輻射。[0026]圖3為寬帶可調(diào)諧輸出光纖激光譜圖。793nm激光泵浦源1通過(guò)多模/雙包層泵浦合束器2、泵浦雙包層摻銩光纖3，產(chǎn)生2. 0 μ m波段增益寬帶光，利用手動(dòng)擠壓式在線偏振控制器4調(diào)整激光環(huán)形腔內(nèi)偏振態(tài)，2. 0 μ m波段光纖耦合器6的90%輸出端f作為正反饋，實(shí)現(xiàn)光的放大，利用F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具5調(diào)諧2. 0 μ m波段激光信號(hào)波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)70nm 寬帶調(diào)諧。[0027]本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例的變化、 變型都將落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，其特征是包括793nm激光泵浦源(1)、多模/雙包層泵浦合束器O)、雙包層摻銩光纖(3)、在線偏振控制器、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)、2. Oym波段寬帶耦合器(6)、2.0μπι波段隔離器(7)，793nm激光泵浦源(1)與多模/雙包層泵浦合束器( 的第一輸入端口(a)連接，多模/雙包層泵浦合束器( 的第二端口(c)與雙包層摻銩光纖(3)的一端連接；多模/雙包層泵浦合束器O)的第三端口(b)與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)的一端連接；在線偏振控制器(4)將多模/雙包層泵浦合束器(2)與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具( 之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截?cái)喙饫w；F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)的另一端與2.0 μ m波段光纖耦合器(6)的輸入端(d)連接，2.0 μ m波段光纖耦合器(6)的第一輸出端(e)作為激光輸出，輸出的光纖激光信號(hào)波長(zhǎng)為2. Oym的可調(diào)諧波段；2. Ομπι波段光纖耦合器(6)的第二輸出端(f)與2.0 μ m波段隔離器(7)的輸入端連接作為反饋；2. Oym波段隔離器(7)的輸出端與雙包層摻銩光纖(3)的另一端連接；所述的793nm激光泵浦源(1)、多模/雙包層泵浦合束器( 、F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具(5)、2. 0 μ m波段光纖耦合器(6)、2. Oym波段光纖隔離器(7)和雙包層摻銩光纖C3)連接形成的環(huán)形腔采用全光纖結(jié)構(gòu)，上述連接均采用光纖熔接。
2.如權(quán)利要求1所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，其特征在于所述2.0 μ m波段光纖耦合器(6)的第一輸出端(e)為10%輸出端，第二輸出端(f)為90%輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，其特征在于所述輸出的2.0 μ m波段光纖激光信號(hào)最大光譜調(diào)諧范圍為1940-2010nm，光譜帶寬為70nm。
4.如權(quán)利要求1所述的全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，其特征在于所述的在線偏振控制器(4)采用手動(dòng)擠壓式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及全光纖寬帶可調(diào)諧摻銩激光器，793nm激光泵浦源與多模/雙包層泵浦合束器的輸入端a連接，合束器的輸入端c與雙包層摻銩光纖的一端連接，合束器的一端b與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具的一端連接；在線偏振控制器將合束器與F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截?cái)?；F-P可調(diào)光纖標(biāo)準(zhǔn)具的另一端與2.0μm波段光纖耦合器的輸入端d連接，耦合器的輸出端e作為激光輸出，輸出的光纖激光信號(hào)波長(zhǎng)為2.0μm的可調(diào)諧波段；耦合器的輸出端f與2.0μm波段隔離器的輸入端連接作為反饋，隔離器的輸出端與雙包層摻銩光纖的另一端連接；上述連接而成環(huán)形腔采用全光纖結(jié)構(gòu)，均采用光纖熔接。本實(shí)用新型獲得的2.0μm波段激光穩(wěn)定性好，波長(zhǎng)寬帶可調(diào)，具有較高的性價(jià)比。
文檔編號(hào)H01S3/067GK202333430SQ201120463050
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者周雪芳, 李齊良, 王天樞, 錢勝, 魏一振 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)