專利名稱：調(diào)頻窄線寬保偏光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及光纖激光器，特別是能夠進行頻率調(diào)制和保持穩(wěn)定線偏振激光輸出的窄線寬光纖激光器。
背景技術(shù)：
光纖激光器作為相干光源已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。但在一些光傳感器的應(yīng)用中，為了減小信號畸變和失真，提高檢測的靈敏度，需要采用相位解調(diào)技術(shù)，其中包括無源零差、有源零差、相位載波零差法、經(jīng)典外差和合成外差幾種方法，這時常常需要對光源進行頻率調(diào)制，傳統(tǒng)技術(shù)是通過壓電陶瓷堆(PZT)對腔中的光纖施加應(yīng)力引起腔中折射率的變化以達到對光源頻率調(diào)制的目的。然而，PZT是一個容性負載器件，受溫度、濕度、應(yīng)力影響，特性很不穩(wěn)定，而且驅(qū)動其工作的信號源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)制頻率很難超過10KHz，因而在實際應(yīng)用中需要對這些參數(shù)進行仔細控制，激光器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
普通光纖激光器的諧振腔大部分是由普通光纖器件構(gòu)成，由于普通光纖對應(yīng)力和溫度的敏感性，激光傳輸時的偏振態(tài)很難保持，因而在相干檢測中也會引起附加噪聲和信號衰落，降低系統(tǒng)的靈敏度。
傳統(tǒng)光纖激光器在一些非接觸，大光程差相干光傳感測量中由于線寬較寬，在短距離檢測時體現(xiàn)不出來的光源相位噪聲也變成了噪聲的重要來源之一。由此導(dǎo)致了干涉系統(tǒng)信噪比的迅速降低。
因此現(xiàn)有的激光器很難同時滿足上述幾種要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種集頻率調(diào)制，穩(wěn)定的線偏振輸出，窄線寬于一身的調(diào)頻窄線寬保偏光纖激光器。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明由各光纖器件構(gòu)成具有光環(huán)行回路的環(huán)形諧振腔，其結(jié)構(gòu)特點是所述各光纖器件均采用保偏光纖器件，并且在所述環(huán)形諧振腔中設(shè)置用于頻率調(diào)制的保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點也在于所述環(huán)形諧振腔是以半導(dǎo)體激光器為泵浦光源，泵浦光通過保偏光纖波分復(fù)用器進入保偏摻鉺光纖，由所述保偏摻鉺光纖吸收泵浦光產(chǎn)生的熒光沿著兩個方向傳播，其一是逆時針方向傳播，經(jīng)保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器，損耗在對光具有反向隔離作用的保偏光纖環(huán)形器中；另一是順時針方向傳播，依次經(jīng)保偏光纖起偏器、保偏光纖耦合器，由保偏光纖環(huán)形器的輸入端進入反射端，通過未泵浦保偏摻鉺光纖后，在光纖布拉格光柵上反射，反射光在保偏光纖環(huán)形器的輸出端經(jīng)保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器至保偏摻鉺光纖；在所述環(huán)形諧振腔中形成的振蕩信號通過保偏光纖耦合器和保偏光纖隔離器隔離輸出。
本發(fā)明通過在光纖環(huán)形激光腔中置入保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器，實現(xiàn)了對輸出激光的頻率調(diào)制；通過在腔中使用全保偏光纖器件，實現(xiàn)了穩(wěn)定的線偏振激光輸出；利用環(huán)形腔結(jié)構(gòu)和在未泵浦保偏摻鉺光纖中駐波飽和吸收誘發(fā)的自寫入光纖光柵的窄帶濾波特性及反射波長自適應(yīng)性實現(xiàn)了單頻窄線寬輸出。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明通過在光纖環(huán)形激光腔中置入光纖波導(dǎo)調(diào)制器，解決了PZT調(diào)制的不穩(wěn)定性和控制復(fù)雜的問題，調(diào)制信號源電路簡單，普通信號源即可使用。
2、本發(fā)明通過采用全保偏光纖器件，避免了由于環(huán)境導(dǎo)致光纖應(yīng)力變化引起激光偏振態(tài)的變化。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明輸出激光光譜圖，可以看出激光中心波長為1544.756nm，光譜信噪比大于50dB。
圖3為本發(fā)明激光調(diào)制零拍譜圖，通過圖可以看出當(dāng)在保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器加上調(diào)制信號后，最大的頻偏量可達到7.5MHz。
圖4為本發(fā)明激光偏振穩(wěn)定性測試圖，可以看出在一個半小時之內(nèi)輸出激光的偏振穩(wěn)定性很好，偏振消光比大于20dB。
圖5為本發(fā)明激光線寬測試圖，通過擬合可以看出該激光線寬小于1KHz。
圖中標(biāo)號1半導(dǎo)體激光器、2保偏光纖波分復(fù)用器、3保偏摻鉺光纖、4保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器、5保偏光纖起偏器、6保偏光纖耦合器、7保偏光纖隔離器、8保偏光纖環(huán)形器、9光纖布拉格光柵、10未泵浦保偏摻鉺光纖。
具體實施例方式參見圖1，本實施例中，以半導(dǎo)體980nm激光器1為泵浦光源，也可以是波長為1480nm的半導(dǎo)體激光器，泵浦光通過保偏光纖波分復(fù)用器2進入保偏摻鉺光纖3，保偏摻鉺光纖3吸收泵浦光后會產(chǎn)生熒光，它會沿著兩個方向傳播，逆時針方向上，熒光由于保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器4和保偏光纖環(huán)形器8對光的反向隔離作用損耗在腔中，對激光產(chǎn)生沒有貢獻；順時針方向，熒光通過保偏光纖起偏器5、保偏光纖耦合器6，由保偏光纖環(huán)形器8的輸入端1腳進入反射端2腳，通過另一段未泵浦保偏摻鉺光纖10后被光纖布拉格光柵9反射回來，反射光再由保偏光纖環(huán)形器8反射端2腳經(jīng)由輸出端3腳輸出，最終經(jīng)過保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器4后形成了光環(huán)行回路，構(gòu)成了一個環(huán)形諧振腔，當(dāng)泵浦功率達到一定值滿足激光振蕩條件時，激光通過保偏光纖隔離器7輸出。由于保偏光纖環(huán)形器8對980nm激光的隔離作用，保偏光纖環(huán)形器8的反射端2腳上的保偏摻鉺光纖10是未泵浦的，入射光從保偏光纖環(huán)行器8的輸入端1腳進入反射端，經(jīng)過未泵浦保偏摻鉺光纖10后，由光纖布拉格光柵9反射回來，再和入射光在未泵浦保偏保偏光纖10中疊加，產(chǎn)生飽和吸收現(xiàn)象，當(dāng)光功率合適時形成自寫入光柵，起到壓窄線寬和實現(xiàn)穩(wěn)定單頻激光輸出的作用。
具體實施中，保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器8是采用在電光材料的襯底上制作條形光波導(dǎo)，然后在波導(dǎo)的兩邊制備調(diào)制電極的方法，通過對電極上施加調(diào)制信號，利用電光材料的線性電光效應(yīng)，改變光波導(dǎo)區(qū)的折射率從而達到對輸出激光的頻率調(diào)制。調(diào)制器的工作波長為1550nm，帶寬1.5GHz，插入損耗3.6dB。
保偏光纖器件的使用，克服了由于環(huán)境擾動等原因引起的激光偏振態(tài)的變化問題，從而獲得偏振狀態(tài)穩(wěn)定的激光輸出。
實驗結(jié)果表明該激光器輸出功率為23mW，線寬小于1kHz，具有穩(wěn)定偏振和調(diào)頻特性，偏振消光大于20dB，最大頻偏量為7.5MHz。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)頻窄線寬保偏光纖激光器，由各光纖器件構(gòu)成具有光環(huán)行回路的環(huán)形諧振腔，其特征是所述各光纖器件均采用保偏光纖器件，并且在所述環(huán)形諧振腔中設(shè)置用于頻率調(diào)制的保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)頻窄線寬保偏光纖激光器，其特征是所述環(huán)形諧振腔是以半導(dǎo)體激光器(1)為泵浦光源，泵浦光通過保偏光纖波分復(fù)用器(2)進入保偏摻鉺光纖(3)，由所述保偏摻鉺光纖(3)吸收泵浦光產(chǎn)生的熒光沿著兩個方向傳播，其一是逆時針方向傳播，經(jīng)保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器(4)，損耗在對光具有反向隔離作用的保偏光纖環(huán)形器(8)中；另一是順時針方向傳播，依次經(jīng)保偏光纖起偏器(5)、保偏光纖耦合器(6)，由保偏光纖環(huán)形器(8)的輸入端(1腳)進入反射端(2腳)，通過未泵浦保偏摻鉺光纖(10)后，在光纖布拉格光柵(9)上反射，反射光在保偏光纖環(huán)形器(8)的輸出端(3腳)經(jīng)保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器(4)至保偏摻鉺光纖(3)；在所述環(huán)形諧振腔中形成的振蕩信號通過保偏光纖耦合器(6)和保偏光纖隔離器(7)隔離輸出。
全文摘要
調(diào)頻窄線寬保偏光纖激光器，由各光纖器件構(gòu)成具有光環(huán)行回路的環(huán)形諧振腔，其特征是各光纖器件均采用保偏光纖器件，并且在環(huán)形諧振腔中設(shè)置用于頻率調(diào)制的保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器。本發(fā)明通過在光纖環(huán)形激光腔中置入保偏光纖波導(dǎo)調(diào)制器，實現(xiàn)了對輸出激光的頻率調(diào)制；通過在腔中使用全保偏光纖器件，實現(xiàn)了穩(wěn)定的線偏振激光輸出；利用環(huán)形腔結(jié)構(gòu)和在未泵浦保偏摻鉺光纖中駐波飽和吸收誘發(fā)的自寫入光纖光柵的窄帶濾波特性及反射波長自適應(yīng)性實現(xiàn)了單頻窄線寬輸出。
文檔編號H01S3/0941GK1801549SQ20051009569
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者曹志剛, 俞本立, 甄勝來, 張仁杰, 朱軍 申請人:安徽大學(xué)