專利名稱：相移分布反饋光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖相移分布反饋激光器，特別是一種相移分布反饋光纖激光器的制作方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵的研究得到了廣泛的關(guān)注和迅速的發(fā)展，相移光柵由于可在反射譜阻帶中打開線寬極窄的一個(gè)或多個(gè)透射窗口，使光柵對某一波長或多個(gè)波長有更高的選擇性，該特點(diǎn)使相移光柵在濾波、波分復(fù)用、單頻光纖激光器等領(lǐng)域有重要作用。在光纖激光器領(lǐng)域當(dāng)中，相移分布反饋光纖激光器由于線寬窄、單縱模特性好、受溫度的影響小、容易得到高輸出功率、低噪音、kHz的窄線寬以及與光纖兼容等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域比半導(dǎo)體分布反饋激光器有更大的優(yōu)越性。但是長期以來，制作相移分布反饋光纖激光器的成功率很低。其問題表現(xiàn)在下列兩個(gè)方面1、制作相移分布反饋光纖激光器的方法①直接利用λ/4相位板的方法，這種方法同樣涉及到在制作過程中的監(jiān)控問題，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，即使是采用這種方法，隨著紫外光對光纖光柵的曝光，光纖光柵的反射譜阻帶中的透射窗口會逐漸消失，所以用監(jiān)控光纖光柵的透射譜來制作相移分布反饋光纖激光器的成功率是比較低的，而且也不利于相移分布反饋光纖激光器的優(yōu)化。
②兩次曝光法它是直接利用均勻分布的相位板來制作相移光纖分布反饋激光器，先制做均勻有源光纖光柵，然后在光纖光柵的某一部位進(jìn)行集中曝光，從而得到相移分布反饋激光器。但是在目前利用二次曝光法制作相移分布反饋光纖激光器的成功率非常低，而且工藝非常繁瑣，需要大量的時(shí)間和物力，由于紫外光致?lián)p耗的影響，我們很難判斷需要多大的調(diào)制深度才能最優(yōu)化我們的分布反饋光纖激光器的輸出，即在制作光纖光柵時(shí)，由于是先制作均勻光纖光柵，因此在制作相移之前，光纖光柵的調(diào)制深度已經(jīng)確定了，這就使得很難判斷對于所制作的光纖，所得到的調(diào)制深度是否是該相移分布反饋光纖激光器能夠得到最佳輸出的調(diào)制深度。
2、監(jiān)控手段在通常的制作過程中，監(jiān)控手段所采用的是監(jiān)控相移光纖光柵的透射譜的方法，即觀察所制作的相移光纖光柵的透射譜是否具有相移光纖光柵的特征，來判定我們的制作成功與否，或者說判定我們終止制作的時(shí)間。因?yàn)閷τ陂L度較長的相移光纖光柵，或者是耦合系數(shù)比較大的相移光纖光柵，光纖光柵的反射譜的中間所出現(xiàn)的透射帶的帶寬非常窄，對于現(xiàn)有的光譜分析儀，大多是無法測得的。而且，監(jiān)控光纖光柵的透射譜，也不利于相移光纖分布反饋激光器的優(yōu)化。這是由于即使是同一系列的摻雜光纖，在制作的過程中，由于紫外光致?lián)p耗，以及摻雜濃度的不均勻等，能夠達(dá)到增益閾值和達(dá)到最佳輸出的光纖光柵的耦合系數(shù)都是不同的。
因此采用監(jiān)控相移光纖光柵的透射譜的方法，制作光纖相移分布反饋激光器的成功率是非常低的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種相移分布反饋光纖激光器的制作方法，以提高相移分布反饋光纖激光器的成品率，并且盡可能的使制作方法簡單、有效、節(jié)省時(shí)間，并減少準(zhǔn)分子氣體的消耗。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特點(diǎn)在于它是采用遮擋法一次性制作相移分布反饋光纖激光器，并采用直接監(jiān)測激光器的輸出特性的辦法來控制激光的曝光時(shí)間而實(shí)現(xiàn)的。
所述的遮擋法，即在制作光纖光柵時(shí)，遮擋住照射光纖光柵的紫外光的一部分，使在整個(gè)一段光纖受到紫外曝光的同時(shí)，有一小部分光纖并未受到紫外光致折射率調(diào)制。由于遮擋法是在制作光纖光柵的同時(shí)就可得到相移光纖分布反饋激光器，所以它屬于一次性制作，而且制作起來非常方便，操作也很簡單。
所述的采用直接監(jiān)控激光器的輸出特性的辦法，即在制作相移分布反饋光纖激光器的同時(shí)，用泵浦源通過波分復(fù)用器泵浦有源光纖光柵，該制作中的相移分布反饋光纖激光器的正向輸出端和反向輸出端都接了隔離器，以防端面反射。光纖光柵的正向輸出接入光譜儀，用以測試激光器的輸出波長，反向輸出端，經(jīng)固定F-P干涉儀、CCD相機(jī)，由監(jiān)控器監(jiān)控激光器的模式輸出情況。
本發(fā)明的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，具體包括以下步驟①取一光纖，將其中一段固定在光纖夾具上，緊貼一相位板，并在光纖夾具的該光纖段上加蓋一遮光物；②該光纖的反向輸出端通過一隔離器接一光譜儀；該光纖的反向輸出端通過一隔離器，經(jīng)F-P干涉儀、棱鏡接一CCD相機(jī)，再接監(jiān)控器；該光纖還通過一波分復(fù)用器接一半導(dǎo)體激光器泵浦源；③開啟準(zhǔn)分子激光器，使其發(fā)出的激光束通過一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)變成平行光再經(jīng)相位板和遮光物照射位于光纖夾具上的光纖段，進(jìn)行曝光；同時(shí)開啟半導(dǎo)體激光器通過波分復(fù)用器泵浦該光纖光柵；④開啟光譜儀，監(jiān)測相移分布反饋光纖激光器輸出的激光波長；⑤通過監(jiān)控器觀測激光模式的運(yùn)行情況；⑥當(dāng)光譜儀中所測的激光功率最大、或開始減小、或監(jiān)控器監(jiān)控相移分布反饋光纖激光器輸出的干涉環(huán)亮度開始減小時(shí)，停止曝光，即完成相移分布反饋光纖激光器的制作。
所述的準(zhǔn)分子激光器是氟化氬準(zhǔn)分子激光器。
所述的光纖是摻鐿Yb3+光纖。
所述的半導(dǎo)體激光器是波長為980nm的半導(dǎo)體激光器。
采用遮擋法制作相移光纖光柵，光纖光柵的相移可多次達(dá)到λ/4，但是在我們的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和理論研究中發(fā)現(xiàn)，考慮到紫外光致光纖損耗，光纖光柵的相移第一次達(dá)到λ/4時(shí)，激光器的輸出是最大的。
所以在制作的過程中，當(dāng)激光器一開始出現(xiàn)激光，接著達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)，這就是該激光器的最佳輸出?？紤]到光纖光柵的退化，可以稍微過度曝光。
所述的第⑥步中，最好是第一次達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)，即停止曝光。
本發(fā)明的技術(shù)效果1、以使用均勻分布的相位板，采用遮擋制作法完全可以用均勻分布的相位板代替相移相位板，節(jié)省了成本。而且操作非常簡單，方便。
2、以一次性制作成功。所以極大的節(jié)省了時(shí)間，減少了準(zhǔn)分子氣體的消耗。
3、由于是一次性制作，所以可以直接監(jiān)控激光輸出，得到最佳輸出的相移分布反饋光纖激光器。
4、直接監(jiān)控激光輸出特性，避免了制作的盲目性，解決了通常采用熒光來測試透射譜特性時(shí)，觀察不到相移光纖光柵特征的問題。
5、該方法考慮到了紫外光致光纖損耗的問題，因此可得到最佳輸出的光纖相移分布反饋激光器。
6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們采用直接監(jiān)控激光器輸出特性的監(jiān)控手段，可使激光器的成品率達(dá)到100％。


圖1是本發(fā)明用于制作相移分布反饋光纖激光器的裝置簡2為Yb3+光纖在經(jīng)過紫外光一個(gè)小時(shí)的曝光后，在相移分布反饋光纖激光器的反向輸出端，監(jiān)控器所測得的干涉環(huán)。
圖3為光纖相移分布反饋激光器在出激光后，又經(jīng)過10分鐘的曝光后，所測得的干涉環(huán)。
圖4為我們用檢偏棱鏡來檢驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)棱鏡，得到的內(nèi)環(huán)最亮，外環(huán)消失的干涉圖。
圖5為我們用檢偏棱鏡來檢驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)棱鏡，得到的外環(huán)最亮，內(nèi)環(huán)消失的干涉圖。
圖6是采用國產(chǎn)Yb3+光纖，所制得的相移分布反饋光纖激光器的輸出功率特性曲線。
圖中1-準(zhǔn)分子激光器及其發(fā)出的紫外光束；2-準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)；3-經(jīng)過準(zhǔn)直擴(kuò)束后的紫外激光； 4-遮光物；5-相位板 6-待制作或已制作的光纖光柵的光纖段 7-光譜儀；8-半導(dǎo)體激光器泵浦源 9-波分復(fù)用器10-隔離器；11-固定F-P干涉儀；12-棱鏡；13-CCD相機(jī)；14-監(jiān)控器15-光纖。
具體實(shí)施例方式
先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明用于制作相移分布反饋光纖激光器的裝置簡圖。本發(fā)明相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于具體包括以下步驟①取一光纖15，將其中一段6固定在一光纖夾具上，緊貼一相位板5，并在光纖夾具的光纖段6上加蓋一遮光物4；②該光纖15的正向輸出端通過一隔離器10接一光譜儀7；該光纖15的反向輸出端通過一隔離器10，經(jīng)F-P干涉儀11、棱鏡12接CCD相機(jī)13，再接監(jiān)控器14；該光纖15還通過一波分復(fù)用器9接一半導(dǎo)體激光器泵浦源8；③開啟準(zhǔn)分子激光器1，使其發(fā)出的激光束1通過一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)2變成平行光3，再經(jīng)相位板5和遮光物4照射位于光纖夾具上的光纖段6，進(jìn)行曝光；同時(shí)開啟半導(dǎo)體激光器8通過波分復(fù)用器9泵浦光纖光柵6；④開啟光譜儀7，監(jiān)測相移分布反饋光纖激光器輸出的激光波長；⑤通過監(jiān)控器14觀測激光模式的運(yùn)行情況；⑥當(dāng)光譜儀7中所測的激光功率最大、或開始減小、或監(jiān)控器14監(jiān)控相移分布反饋光纖激光器輸出的干涉環(huán)亮度開始減小時(shí)，停止曝光，完成相移分布反饋光纖激光器的制作。
在本實(shí)施例中，所述的準(zhǔn)分子激光器是氟化氬準(zhǔn)分子激光器，出射的193nm的光通過準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)2，經(jīng)過周期為724nm相位板5，照射在10cm摻Y(jié)b3+光纖段6上，該光纖段6緊貼相位板5。摻Y(jié)b3+光纖15共長45cm，在10cm的光纖的中間，加蓋一遮光物4遮擋5mm。
我們所用的光纖是中國武漢郵電科學(xué)院制作的Yb3+摻雜光纖，光纖芯徑為6.10μm，截止波長為907nm，在975nm處的吸收為68dB/m。
在紫外光照射光纖段6的同時(shí)，用980nm的半導(dǎo)體激光器8通過波分復(fù)用器9泵浦摻Y(jié)b3+光纖，泵浦光的輸出功率為50mW。在正向輸出端和反向輸出端都加了隔離器10，以防端面反射。正向輸出接入光譜儀7來監(jiān)控激光的波長，反向輸出經(jīng)過固定F-P干涉儀11、棱鏡12，進(jìn)入CCD相機(jī)13，通過監(jiān)控器14來觀測激光模式的運(yùn)行情況。
準(zhǔn)分子激光的能量為16mJ，重復(fù)頻率為5Hz。我們采用圖1所示的裝置直接監(jiān)控激光的輸出情況。在經(jīng)過一個(gè)小時(shí)的曝光后，光纖光柵的正向輸出端開始出現(xiàn)激光，同一時(shí)刻，在光纖光柵的反向輸出端開始出現(xiàn)干涉環(huán)，而且只有一套干涉環(huán)，這時(shí)干涉環(huán)的亮度不大，如圖2所示。隨著曝光量的增加，干涉環(huán)向內(nèi)收縮，這說明激光波長在向長波漂移。也就是說，隨著曝光量的增加，光纖的折射率也在增加。同時(shí)干涉環(huán)的亮度也在增加。再經(jīng)過10分鐘的曝光后，出現(xiàn)第二套環(huán)，如圖3所示。
我們用檢偏棱鏡來檢驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)棱鏡，首先得到內(nèi)環(huán)模，外環(huán)模消失，如圖4所示；接著繼續(xù)旋轉(zhuǎn)棱鏡90度后，內(nèi)環(huán)模消失，外環(huán)模得到最亮輸出，如圖5所示。這說明這兩套干涉環(huán)為兩個(gè)相互垂直的偏振模。
繼續(xù)曝光光纖，直到兩套干涉環(huán)的亮度最大，以及光譜儀中所測的激光功率最大，當(dāng)光功率開始減小或者干涉環(huán)的亮度開始減小時(shí)，停止曝光，完成相移分布反饋光纖激光器的制作。
相移分布反饋激光器的輸出為雙偏振輸出，這是由于我們所采用的Yb3+光纖為低雙折射光纖，因此對應(yīng)于同一縱模的兩個(gè)偏振模的增益閾值相差很小的緣故。
我們采用光纖功率計(jì)測試了該光纖激光器的功率輸出特性，如圖6所示，當(dāng)泵浦功率為50mW時(shí)，激光器的輸出功率為4.37mW。
權(quán)利要求
1.一種相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于它是采用遮擋法制作相移分布反饋光纖激光器，并采用直接監(jiān)測激光器的輸出特性的辦法來控制激光的曝光時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于具體包括以下步驟①取一光纖(15)，將其中一段(6)固定在一光纖夾具上，緊貼一相位板(5)，并在蓋光纖段(6)上加蓋一遮光物(4)；②該光纖(15)的正向輸出端通過一隔離器(10)接一光譜儀(7)；該光纖(15)的反向輸出端通過一隔離器(10)，經(jīng)F-P干涉儀(11)、棱鏡(12)接CCD相機(jī)(13)，再接監(jiān)控器(14)；該光纖(15)還通過一波分復(fù)用器(9)接一半導(dǎo)體激光器泵浦源(8)；③開啟準(zhǔn)分子激光器(1)，使其發(fā)出的激光束(1)通過一準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)(2)變成平行光(3)，再經(jīng)相位板(5)和遮光物(4)照射位于光纖夾具上的光纖段(6)，進(jìn)行曝光；同時(shí)開啟半導(dǎo)體激光器(8)通過波分復(fù)用器(9)泵浦光纖光柵(6)；④開啟光譜儀(7)，監(jiān)測相移分布反饋光纖激光器輸出的激光波長；⑤通過監(jiān)控器(14)觀測激光模式的運(yùn)行情況；⑥當(dāng)光譜儀(7)中所測的激光功率最大、或開始減小、或監(jiān)控器(14)監(jiān)控相移分布反饋光纖激光器輸出的干涉環(huán)亮度開始減小時(shí)，停止曝光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于所述的準(zhǔn)分子激光器(1)是氟化氬準(zhǔn)分子激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于所述的光纖(15)是摻鐿Yb3+光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器(8)是激光波長為980nm的半導(dǎo)體激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相移分布反饋光纖激光器的制作方法，其特征在于所述的第⑥步中，最好是第一次達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)，即停止曝光。
全文摘要
一種相移分布反饋光纖激光器的制作方法，具體步驟①取一光纖，將其中段固定在光纖夾具上，緊貼一相位板，并在該光纖段上加蓋一遮光物；②該光纖的反向輸出端通過一隔離器接一光譜儀，反向輸出端通過一隔離器，經(jīng)F－P干涉儀、棱鏡接一CCD相機(jī)，再接監(jiān)控器；該光纖還通過一波分復(fù)用器接一半導(dǎo)體激光器泵浦源；③開啟準(zhǔn)分子激光器，對光纖段進(jìn)行曝光；同時(shí)開啟半導(dǎo)體激光器泵浦該光纖；④開啟光譜儀，監(jiān)測相移分布反饋光纖激光器輸出的激光波長；⑤通過監(jiān)控器觀測激光模式的運(yùn)行情況；⑥當(dāng)光譜儀中所測的激光功率最大時(shí)停止曝光，即完成制作。本發(fā)明方法具有操作簡單、成本低、輸出最佳和產(chǎn)品的成品率100％等特點(diǎn)。
文檔編號H01S3/00GK1529390SQ20031010806
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者范薇, 范 薇 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所