一種實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于在纖微腔實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光是20世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，已經(jīng)對(duì)人們的生活和生產(chǎn)帶來了巨大影響。光纖激光器是激光技術(shù)領(lǐng)域最為先進(jìn)的激光器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、光纖兼容、低閾值、高效率、高光束質(zhì)量和激光頻譜可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、生物醫(yī)學(xué)、照明、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。在光纖激光器中，窄線寬光纖激光器是獲得窄線寬激光的最佳選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)最大相干長(zhǎng)度的窄線寬激光輸出，在光通信、光纖傳感等領(lǐng)域已經(jīng)獲得重要的應(yīng)用。
[0003]目前實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法主要包括:1、基于分布式反饋光纖布拉格光柵獲得窄線寬激光方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是激光器結(jié)構(gòu)緊湊，激光波長(zhǎng)穩(wěn)定；其缺點(diǎn)是需要高摻雜的光纖作為增益介質(zhì)，分布式反饋光纖布拉格光柵制作工藝復(fù)雜，輸出的激光功率非常小。
2、基于帶有飽和吸收體的環(huán)形腔光纖激光器獲得窄線寬激光方法。該方法采用有飽和吸收體內(nèi)形成的長(zhǎng)距光纖布拉格光柵實(shí)現(xiàn)激光選模，能夠?qū)崿F(xiàn)較大功率的窄線寬激光輸出，但是受限于有飽和吸收體和激光器腔長(zhǎng)的穩(wěn)定性，輸出激光存在跳模的缺點(diǎn)。因此，發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)模式穩(wěn)定、功率較大的窄線寬激光輸出的方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于在纖微腔實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法。
[0005]本發(fā)明的方法包括以下步驟:
步驟(1)選擇一個(gè)在纖微腔裝置，采用已經(jīng)商業(yè)化的D型光纖作為基底，在距離纖芯不超過30微米、刻寫有與纖芯同一平面的微腔，該微腔可以是微盤腔、微球腔或者微環(huán)腔，微腔邊緣和纖芯距離不超過5微米；在纖微腔裝置可以采用飛秒激光刻寫、等離子刻蝕、電子束刻蝕等成熟技術(shù)制作；在纖微腔裝置的諧振波長(zhǎng)落在摻鉺光纖放大器增益范圍內(nèi)，不同諧振波長(zhǎng)的間隔大于lnm。
[0006]步驟(2)選擇一段長(zhǎng)度1米至10米的摻鉺光纖；選擇一個(gè)反射波長(zhǎng)和在纖微腔裝置的諧振波長(zhǎng)一致的光纖布拉格光柵；選擇一個(gè)實(shí)現(xiàn)980nm激光和1.5微米激光耦合的波分復(fù)用器；選擇一個(gè)輸出功率大于100mW的980nm栗浦激光器。
[0007]步驟(3)將在纖微腔裝置的一端與摻鉺光纖的一端光纖連接；摻鉺光纖的另一端與光纖布拉格光柵的一端光纖連接；光纖布拉格光柵的另一端與波分復(fù)用器的第1端口光纖連接；波分復(fù)用器的第2端口與980nm栗浦激光器的端口光纖連接；波分復(fù)用器的第3端口作為窄線寬激光的輸出端口。
[0008]步驟(4)開啟980nm栗浦激光器，輸出的980nm激光通過波分復(fù)用器進(jìn)入摻鉺光纖，摻鉺光纖吸收980nm激光，由于在纖微腔裝置和光纖布拉格光柵的波長(zhǎng)選擇作用產(chǎn)生1.5微米波段的窄線寬激光，窄線寬激光從波分復(fù)用器的第3端口輸出；在纖微腔裝置的微腔高Q值高達(dá)幾百萬至幾億，微腔和纖芯耦合實(shí)現(xiàn)了窄線寬的濾波反射，其線寬小于1MHz，而光纖光柵的反射帶寬遠(yuǎn)小于在纖微腔裝置諧振波長(zhǎng)間隔，因此可以確保光纖激光器工作在單縱模狀態(tài)，使得輸出激光為窄線寬激光。
[0009]本發(fā)明適用于窄線寬光纖激光器領(lǐng)域，利用了 D型光纖上微腔和光纖纖芯的耦合實(shí)現(xiàn)了窄線寬的濾波選擇，基于摻鉺光纖增益獲得了窄線寬激光輸出。本發(fā)明不需要分布式反饋光纖布拉格光柵或者飽和吸收體光纖，具有激光模式穩(wěn)定、激光功率大等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖la為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖lb為在纖微腔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中輸出窄線寬激光的頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖la和圖lb所示，本實(shí)施例包括一個(gè)在纖微腔裝置1、一段摻鉺光纖2 ;—個(gè)光纖布拉格光柵3、選擇一個(gè)波分復(fù)用器4、一個(gè)980nm栗浦激光器5。
[0012]具體實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法包括以下步驟:
(1)選擇一個(gè)在纖微腔裝置1，采用已經(jīng)商業(yè)化的D型光纖6作為基底，在距離纖芯7不超過30微米、刻寫有與纖芯7同一平面的微腔8，該微腔8可以是微盤腔，微腔8邊緣和纖芯7距離為0.5微米；在纖微腔裝置1的諧振波長(zhǎng)為1553.8nm，落在摻鉺光纖放大器增益范圍內(nèi)。
[0013](2)選擇一段長(zhǎng)度3米的摻鉺光纖2 ;選擇一個(gè)反射波長(zhǎng)為1553.8nm、帶寬為0.2nm的光纖布拉格光柵3 ;選擇一個(gè)980nm/1550nm波分復(fù)用器4 ;選擇一個(gè)輸出功率為lOOmff的980nm栗浦激光器5。
[0014](3)將在纖微腔裝置1的一端與摻鉺光纖2的一端光纖連接；摻鉺光纖2的另一端與光纖布拉格光柵3的一端光纖連接；光纖布拉格光柵3的另一端與波分復(fù)用器4的第1端口光纖連接；波分復(fù)用器4的第2端口與980nm栗浦激光器5的端口光纖連接；波分復(fù)用器4的第3端口作為窄線寬激光的輸出端口。
[0015](4)開啟980nm栗浦激光器5，輸出的980nm激光通過波分復(fù)用器4進(jìn)入摻鉺光纖2，摻鉺光纖2吸收980nm激光，由于在纖微腔裝置1和光纖布拉格光柵3的波長(zhǎng)選擇作用產(chǎn)生1.5微米波段的窄線寬激光，窄線寬激光從波分復(fù)用器4的第3端口輸出；圖2給出了波長(zhǎng)為1553.8nm的窄線寬激光的頻譜圖。
[0016]本發(fā)明主要利用了近年來發(fā)展起來的微腔技術(shù)，在商用的D型光纖上刻寫了微腔，利用了微腔與纖芯耦合的窄線寬濾波作用，基于摻鉺光纖增益，實(shí)現(xiàn)了窄線寬激光的輸出。本發(fā)明沒有采用分布式反饋布拉格光纖光柵或飽和吸收體光纖，具有激光模式穩(wěn)定、激光功率大等優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 步驟(1)選擇一個(gè)在纖微腔裝置，該在纖微腔裝置采用D型光纖作為基底，在距離纖芯不超過30微米、刻寫有與纖芯同一平面的微腔，該微腔可以是微盤腔、微球腔或者微環(huán)腔，微腔邊緣和纖芯距離不超過5微米；在纖微腔裝置的諧振波長(zhǎng)落在摻鉺光纖放大器增益范圍內(nèi)，不同諧振波長(zhǎng)的間隔大于lnm ; 步驟(2)選擇一段長(zhǎng)度1米至10米的摻鉺光纖；選擇一個(gè)反射波長(zhǎng)和在纖微腔裝置的諧振波長(zhǎng)一致的光纖布拉格光柵；選擇一個(gè)實(shí)現(xiàn)980nm激光和1.5微米激光耦合的波分復(fù)用器；選擇一個(gè)輸出功率大于100mW的980nm栗浦激光器； 步驟(3)將在纖微腔裝置的一端與摻鉺光纖的一端光纖連接；摻鉺光纖的另一端與光纖布拉格光柵的一端光纖連接；光纖布拉格光柵的另一端與波分復(fù)用器的第一端口光纖連接；波分復(fù)用器的第二端口與980nm栗浦激光器的端口光纖連接；波分復(fù)用器的第三端口作為窄線寬激光的輸出端口； 步驟(4)開啟980nm栗浦激光器，輸出的980nm激光通過波分復(fù)用器進(jìn)入摻鉺光纖，摻鉺光纖吸收980nm激光，由于在纖微腔裝置和光纖布拉格光柵的波長(zhǎng)選擇作用產(chǎn)生1.5微米波段的窄線寬激光，窄線寬激光從波分復(fù)用器的第3端口輸出；在纖微腔裝置的微腔高Q值高達(dá)幾百萬至幾億，微腔和纖芯耦合實(shí)現(xiàn)了窄線寬的濾波反射，其線寬小于1MHz，而光纖光柵的反射帶寬遠(yuǎn)小于在纖微腔裝置諧振波長(zhǎng)間隔，因此可以確保光纖激光器工作在單縱模狀態(tài)，使得輸出激光為窄線寬激光。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出的方法。本發(fā)明適用于窄線寬光纖激光器領(lǐng)域，利用了D型光纖上微腔和光纖纖芯的耦合實(shí)現(xiàn)了窄線寬的濾波選擇，基于摻鉺光纖增益獲得了窄線寬激光輸出。本發(fā)明不需要分布式反饋光纖布拉格光柵或者飽和吸收體光纖，具有激光模式穩(wěn)定、激光功率大等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01S3/10, H01S3/067
【公開號(hào)】CN105244746
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510699639
【發(fā)明人】陳達(dá)如, 李海濤, 王曉亮
【申請(qǐng)人】浙江師范大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日