專利名稱：一種多波長(zhǎng)光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，適用于光纖通信及傳感領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多波長(zhǎng)激光器在光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感、光譜分析等領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用， 因而受到廣大科技工作者及各大激光器制造廠商的青睞。通信領(lǐng)域的密集波分復(fù)用技術(shù)使得通信容量大幅度提升，多波長(zhǎng)激光器是必不可少的設(shè)備。而且目前多波長(zhǎng)光纖激光器的種類繁多，結(jié)構(gòu)多種多樣，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)輸出的方法也各有不同。其中以梳狀濾波器為選模器件的多波長(zhǎng)激光器中的梳狀濾波器對(duì)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的透射或反射比率不同，使得相隔一定波長(zhǎng)間隔的波長(zhǎng)信號(hào)被濾除，從而產(chǎn)生了一定波長(zhǎng)間隔的多波長(zhǎng)激光信號(hào)輸出，這種的梳狀濾波器以取樣光柵最具代表性，其工作原理為激光信號(hào)經(jīng)過傅里葉變換后得到頻域波形是以Bragg頻率為中心的梳狀δ函數(shù)形式，所以這種光柵具有反射多個(gè)波長(zhǎng)的性質(zhì)。這種激光器的制作難點(diǎn)在于梳狀濾波器的可調(diào)節(jié)性差，一般制作好的濾波器難以對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)作調(diào)整。以兩個(gè)串聯(lián)的3dB耦合器形成的M-Z干涉儀梳狀濾波器也可以制成多波長(zhǎng)激光器，但這類激光器有一個(gè)問題，就是EDF在室溫下為均勻展寬介質(zhì)，其光譜大約為11. 5nm。 在同一個(gè)諧振腔內(nèi)，當(dāng)有一個(gè)波長(zhǎng)形成穩(wěn)定的振蕩后，其它波長(zhǎng)將被抑制而不能起振，此時(shí)得到的還是單波長(zhǎng)輸出，即使有時(shí)有多波長(zhǎng)產(chǎn)生也會(huì)非常不穩(wěn)定。綜上所述，目前多波長(zhǎng)光纖激光器的多波長(zhǎng)輸出穩(wěn)定性差，輸出各個(gè)波長(zhǎng)的可調(diào)節(jié)能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是目前多波長(zhǎng)光纖激光器的多波長(zhǎng)輸出穩(wěn)定性差， 輸出各個(gè)波長(zhǎng)的可調(diào)節(jié)能力差。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種多波長(zhǎng)光纖激光器，該激光器包括第一至第N有源單模光纖，第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵，第一至第N泵浦源，第一至第N波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口接第一波分復(fù)用器的第二端口，第一波分復(fù)用器的第一端口接第一泵浦源，第一波分復(fù)用器的第三端口接第一有源單模光纖的一端，第一有源單模光纖的另一端接第一耦合器的第三端口，構(gòu)成第一單波長(zhǎng)激光器。第一耦合器的第四端口接第二耦合器的第二端口，第二耦合器的第一端口接第二波分復(fù)用器的第二端口，第二波分復(fù)用器的第一端口接第二泵浦源，第二波分復(fù)用器的第三端口接第二有源單模光纖的一端，第二有源單模光纖的另一端接第二耦合器的第三端口，構(gòu)成第二單波長(zhǎng)激光器。......
第N耦合器的第一端口接第N波分復(fù)用器的第二端口，第N波分復(fù)用器的第一端口接第N泵浦源，第N波分復(fù)用器的第三端口接第N有源單模光纖的一端，第N有源單模光纖的另一端接第N耦合器的第三端口，構(gòu)成第N單波長(zhǎng)激光器。激光從第一耦合器的第二端口或/和第N耦合器的第四端口輸出。分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵的長(zhǎng)度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一至第N光纖光柵中心與第一至第N耦合器熔錐區(qū)中心均不重合。對(duì)刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵施加縱向拉力或改變其溫度時(shí)，可以使輸出激光的各個(gè)波長(zhǎng)發(fā)生變化，具體情況為對(duì)第一至第N光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長(zhǎng)的增加量越大；對(duì)第一至第N光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長(zhǎng)的增加量越大。N為2 100的整數(shù)。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果本發(fā)明的激光器是由多個(gè)單波長(zhǎng)激光器串聯(lián)，相比以梳狀濾波器作為濾波器件的多波長(zhǎng)光纖激光器，通過對(duì)刻在耦合器熔錐區(qū)的光纖光柵施加應(yīng)力或改變其溫度來改變光纖光柵的反射光譜，使得各個(gè)波長(zhǎng)都可以隨意調(diào)節(jié)。由于光纖光柵刻在耦合器熔錐區(qū)，使各個(gè)波長(zhǎng)之間不會(huì)相互干擾，穩(wěn)定性強(qiáng)。各個(gè)波長(zhǎng)的功率可以通過調(diào)節(jié)相對(duì)應(yīng)的泵浦功率現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。


圖1為雙向輸出N個(gè)波長(zhǎng)激光的多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為雙向輸出兩個(gè)波長(zhǎng)的多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為單個(gè)泵浦輸出五十個(gè)波長(zhǎng)的多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為單向輸出一百個(gè)波長(zhǎng)激光的多波長(zhǎng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施方式一一種多波長(zhǎng)光纖激光器，如圖1，該激光器包括第一至第N有源單模光纖11、 12、……、1N,第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵 21、22、……、2N，第一至第N泵浦源41、42、……、4N，第一至第N波分復(fù)用器51、52、……、 5N，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口 311接第一波分復(fù)用器51的第二端口，第一波分復(fù)用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313，構(gòu)成第一單波長(zhǎng)激光器。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復(fù)用器52的第二端口，第二波分復(fù)用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復(fù)用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323，構(gòu)成第二單波長(zhǎng)激光器。
......第N耦合器的第一端口 3附接第N波分復(fù)用器5N的第二端口，第N波分復(fù)用器5N 的第一端口接第N泵浦源4N，第N波分復(fù)用器5N的第三端口接第N有源單模光纖IN的一端，第N有源單模光纖IN的另一端接第N耦合器的第三端口 3N3，構(gòu)成第N單波長(zhǎng)激光器。激光從第一耦合器的第二端口 312或/和第N耦合器的第四端口 3N4輸出。分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵21、22、……、2N的長(zhǎng)度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一至第N光纖光柵21、22、……、2N中心與第一至第N耦合器熔錐區(qū)中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對(duì)刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵施加縱向應(yīng)力或改變其溫度時(shí)，可以使輸出激光的各個(gè)波長(zhǎng)發(fā)生變化，具體情況為對(duì)第一至第N光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長(zhǎng)的增加量越大；對(duì)第一至第N光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長(zhǎng)的增加量越大。N為2 100的整數(shù)。實(shí)施方式二一種多波長(zhǎng)光纖激光器，如圖2，該激光器包括第一、第二有源單模光纖11、12， 第一、第二耦合器，分別刻在第一、第二耦合器熔錐區(qū)的第一、第二光纖光柵21、22，第一、第二泵浦源41、42，第一、第二波分復(fù)用器51、52，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口 311接第一波分復(fù)用器51的第二端口，第一波分復(fù)用器51 的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復(fù)用器52的第二端口，第二波分復(fù)用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復(fù)用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。激光從第一耦合器的第二端口 312或/和第二耦合器的第四端口 3M輸出。分別刻寫在第一、第二耦合器熔錐區(qū)的第一、第二光纖光柵21、22的長(zhǎng)度均分別小于第一、第二耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一、第二耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一、第二光纖光柵21、22中心與第一、第二耦合器熔錐區(qū)中心均不重合。所述的分別刻寫在第一、第二耦合器上的第一、第二光纖光柵的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。所述的第五十一光纖光柵的反射帶寬為從第一、第二光纖光柵反射譜中的最短波長(zhǎng)至第一、第二光纖光柵反射譜中的最長(zhǎng)波長(zhǎng)的范圍。對(duì)刻在第一、第二耦合器熔錐區(qū)的第一、第二光纖光柵施加縱向應(yīng)力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個(gè)波長(zhǎng)發(fā)生變化，具體情況為對(duì)第一、第二光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長(zhǎng)的增加量越大；對(duì)第一、第二光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長(zhǎng)的增加量越大。
實(shí)施方式三一種多波長(zhǎng)光纖激光器，如圖3，該激光器包括第一至第五十有源單模光纖11、 12、……、150，第一至第五十耦合器，分別刻在第一至第五十耦合器熔錐區(qū)的第一至第五十光纖光柵21、22、……、250，第五十一光纖光柵251，第一泵浦源41，各器件的連接方式為第一泵浦源41接第五十一光纖光柵251的一端，第五十一光纖光柵251的另一端接第一耦合器的第二端口 312，第一耦合器的第一端口 311接第一有源單模光纖11，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第五十耦合器的第一端口 3501接第一有源單模光纖150的一端，第一有源單模光纖150的另一端接第五十耦合器的第三端口 3503。激光從第五十耦合器的第四端口 3504輸出。分別刻寫在第一至第五十耦合器熔錐區(qū)的第一至第五十光纖光柵21、22、……、 250的長(zhǎng)度均分別小于第一至第五十耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一至第五十耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一至第五十光纖光柵21、22、……、250中心與第一至第五十耦合器熔錐區(qū)中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第五十耦合器上的第一至第五十光纖光柵的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對(duì)刻在第一至第五十耦合器熔錐區(qū)的第一至第五十光纖光柵施加縱向應(yīng)力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個(gè)波長(zhǎng)發(fā)生變化，具體情況為對(duì)第一至第五十光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長(zhǎng)的增加量越大；對(duì)第一至第五十光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長(zhǎng)的增加量越大。實(shí)施方式四一種多波長(zhǎng)光纖激光器，如圖4，該激光器包括第一至第一百有源單模光纖11、 12、……、1100，第一至第一百耦合器，分別刻在第一至第一百耦合器熔錐區(qū)的第一至第一百光纖光柵21、22、……、2100，第一百零一光纖光柵2101，第一至第一百泵浦源41、 42、……、4100，第一至第一百波分復(fù)用器51、52、……、5100，各器件的連接方式為第一耦合器的第二端口 312接第一百零一光纖光柵2101，第一耦合器的第一端口 311接第一波分復(fù)用器51的第二端口，第一波分復(fù)用器51的第一端口接第一泵浦源41，第一波分復(fù)用器51的第三端口接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接第一耦合器的第三端口 313。第一耦合器的第四端口 314接第二耦合器的第二端口 322，第二耦合器的第一端口 321接第二波分復(fù)用器52的第二端口，第二波分復(fù)用器52的第一端口接第二泵浦源42， 第二波分復(fù)用器52的第三端口接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接第二耦合器的第三端口 323。......第一百耦合器的第一端口 31001接第一百波分復(fù)用器5100的第二端口，第一百波分復(fù)用器5100的第一端口接第一百泵浦源4100，第一百波分復(fù)用器5100的第三端口接第一百有源單模光纖1100的一端，第一百有源單模光纖1100的另一端接第一百耦合器的第三端口 31003。激光從第一百耦合器的第四端口 31004輸出。分別刻寫在第一至第一百耦合器熔錐區(qū)的第一至第一百光纖光柵21、22、……、 2100的長(zhǎng)度均分別小于第一至第一百耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一至第一百耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一至第一百光纖光柵21、22、……、2100中心與第一至第一百耦合器熔錐區(qū)中心均不重合。所述的分別刻寫在第一至第一百耦合器上的第一至第一百光纖光柵的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。對(duì)刻在第一至第一百耦合器熔錐區(qū)的第一至第一百光纖光柵施加縱向應(yīng)力或改變其溫度，可以使輸出激光的各個(gè)波長(zhǎng)發(fā)生變化，具體情況為對(duì)第一至第一百光纖光柵施加縱向拉力，拉力越大，波長(zhǎng)的增加量越大；對(duì)第一至第一百光纖光柵的溫度加以改變，溫度越高，波長(zhǎng)的增加量越大。
權(quán)利要求
1. 一種多波長(zhǎng)光纖激光器，其特征在于該激光器包括第一至第N有源單模光纖(11、 12、……、1N)，第一至第N耦合器，分別刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)，第一至第N泵浦源01、42、……、4N)，第一至第N波分復(fù)用器(51、 52、……、5N)，各器件的連接方式為第一耦合器的第一端口(311)接第一波分復(fù)用器(51)的第二端口，第一波分復(fù)用器 (51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分復(fù)用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接第一耦合器的第三端口(313)，構(gòu)成第一單波長(zhǎng)激光器；第一耦合器的第四端口(314)接第二耦合器的第二端口(322)，第二耦合器的第一端口(321)接第二波分復(fù)用器(5 的第二端口，第二波分復(fù)用器(5 的第一端口接第二泵浦源(42)，第二波分復(fù)用器(5 的第三端口接第二有源單模光纖(1 的一端，第二有源單模光纖(1 的另一端接第二耦合器的第三端口(323)，構(gòu)成第二單波長(zhǎng)激光器；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N波分復(fù)用器(5N)的第二端口，第N波分復(fù)用器 (5N)的第一端口接第N泵浦源GN)，第N波分復(fù)用器(5N)的第三端口接第N有源單模光纖(IN)的一端，第N有源單模光纖(IN)的另一端接第N耦合器的第三端口(3N3)，構(gòu)成第 N單波長(zhǎng)激光器；激光從第一耦合器的第二端口(31 或/和第N耦合器的第四端口(3N4)輸出；分別刻寫在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)的長(zhǎng)度均分別小于第一至第N耦合器熔錐區(qū)的長(zhǎng)度，并且在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的兩端均有未刻光柵的區(qū)域；第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)中心與第一至第N耦合器熔錐區(qū)中心均不重合；N為2 100的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)光纖激光器，特征在于所述的分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)光纖激光器，特征在于第一泵浦源Gl)經(jīng)第N+1光纖光柵與第一耦合器的第二端口(312)連接， 第一耦合器的第一端口(311)接第一有源單模光纖(11)的一端；第二耦合器的第一端口(321)接第二有源單模光纖(1 的一端；第N耦合器的第一端口(3N1)接第N有源單模光纖(IN)的一端； 激光從第N耦合器的第四端口(3N4)輸出；第N+1光纖光柵(2(N+1))的反射帶寬為從第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)反射譜中的最短波長(zhǎng)至第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)反射譜中的最長(zhǎng)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多波長(zhǎng)光纖激光器，特征在于 第一耦合器的第二端口(312)接第N+1光纖光柵(2(N+1))。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的一種多波長(zhǎng)光纖激光器，特征在于對(duì)刻在第一至第N耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵01、22、……、2N)施加縱向拉力或改變其溫度時(shí)，改變激光器的輸出波長(zhǎng)。
全文摘要
一種多波長(zhǎng)光纖激光器，涉及一種激光器，適用于光纖通信及傳感領(lǐng)域。解決了目前多波長(zhǎng)光纖激光器的多波長(zhǎng)輸出穩(wěn)定性差，輸出各個(gè)波長(zhǎng)的可調(diào)節(jié)能力差的問題。第一耦合器的第一端(311)接第一波分復(fù)用器(51)的第二端口，第一波分復(fù)用器(51)的第一端口接第一泵浦源(41)，第一波分復(fù)用器(51)的第三端口接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接第一耦合器的第三端(313)，構(gòu)成第一單波長(zhǎng)激光器，依此類推，將第一至第N單波長(zhǎng)激光器串聯(lián)成多波長(zhǎng)激光器。分別刻寫在第一至第N耦合器上的第一至第N光纖光柵(21、22、……、2N)的反射波長(zhǎng)均不相同，且反射帶寬均無重疊部分。
文檔編號(hào)H01S3/10GK102570255SQ201110453319
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉超, 寧提綱, 宋秋艷, 李晶, 李超, 溫曉東, 王春燦, 裴麗 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)