CN103107478B - 功率比可调谐的双波长光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
一种功率比可调谐的双波长光纤激光器，包括激光泵浦源、波分复用器、两组光纤布拉格光栅对、有源光纤及光纤缠绕的装置。本发明可实现双波长激光输出和双波长激光功率比可调谐输出，本发明具有结构简单、操作方便、成本低且实用性强等优点，可应用于多个领域。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光器领域，具体涉及一种基于光纤布拉格光栅的功率比可调谐的双波长光纤激光器。
技术背景
双波长激光器在光纤传感、光器件测试、光波分复用系统、太赫兹波产生等领域有着广泛的应用。但作为传统的光纤激光器，难以实现单波长和双波长之间的转换。即使是双波长激光器，也难以实现两波长的功率比可调谐。由于有源光纤对波长相差3~5nm的激光增益的差别难以忽略，往往很难在一个直线形共腔中实现两波长功率相当的激光振荡，极大地限制了其可应用于太赫兹波的产生。常见的方法是将多个光纤激光器波分复用地耦合在一起，它虽然可实现双波长输出，但却需多个泵浦和激光腔等，装置复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于光纤布拉格光栅的功率比可调谐的双波长光纤激光器，该激光器可实现双波长激光输出和双波长激光功率比可调谐输出，具有结构简单、操作方便、成本低且实用性强等优点，可应用于多个领域。
本发明的具体技术解决方案如下：
一种功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于：该激光器是由泵浦激光器、波分复用器、直线腔组成；所述的直线腔由第一光纤布拉格光栅的高反端、光纤缠绕装置、第二光纤布拉格光栅的高反端、有源光纤、第二光纤布拉格光栅的低反端、第一光纤布拉格光栅的低反端依次排列组成，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端和第一光纤布拉格光栅的低反端的光栅对构成波长为λ1的第一激光腔，所述的第二光纤布拉格光栅的高反端和第二光纤布拉格光栅的低反端的光栅对构成波长为λ2的第二激光腔，所述的波分复用器具有三个端口，第一端口与所述的泵浦激光器的输出端相连接，第二端口与所述的直线腔的第一光纤布拉格光栅的低反端相连接，第三端口作为激光器的输出端；所述的光纤缠绕装置由T型立柱、旋转臂和底座构成，所述的T型立柱的下端固定在所述的底座上，所述的旋转臂具有内螺纹的圈套设在所述的T型立柱的下端的外螺纹上，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端和第二光纤布拉格光栅高反端之间的单模光纤缠绕在所述的T型立柱上，该单模光纤的一端固定于所述的T型立柱的横臂上，另一端固定在所述的旋转臂的臂上；所述的旋转臂绕T型立柱旋转，通过旋转臂的旋转角度调节所述的单模光纤在T型立柱上的缠绕程度，以调谐所述的第一激光腔的腔损，实现单双波长可控及双波长功率比调节。
所述的第一激光腔和第二激光腔的起振波长λ1、λ2相差3~5nm，且在所述的有源光纤的增益带宽内。
所述的第一光纤布拉格光栅高反端、第二光纤布拉格光栅高反端的反射率相同且高于90%，第二光纤布拉格光栅低反端的反射率为5%~10%，第一光纤布拉格光栅低反端的反射率为7%~12%。
所述的有源光纤的掺杂是Er、或Yb、或Er、Yb共掺。
所述的有源光纤是保偏光纤或非保偏光纤。
所述的泵浦激光器是980nm半导体激光器、1480nm半导体激光器、或与有源光纤波长相应的激光器。
所述的波分复用器的波长与所述的泵浦激光器波长相适应。
所述的T型立柱上端直径约8mm。
本发明的工作原理如下：
第一光纤布拉格光栅的高反端和第二光纤布拉格光栅的高反端之间的单模光纤的一段固定于T型立柱的横臂上，另一段固定于旋转臂的臂上；T型立柱下端有螺纹，可使旋转臂绕其旋转，通过调整旋转臂旋转角度来调节光纤在T型立柱上的缠绕程度，即光纤的缠绕半径和长度，以调谐第一λ1的激光腔的腔损，从而实现单双波长可控及双波长功率比可调节。
利用两组光纤布拉格光栅对作为波长选择器件，实现了激光器的双波长输出λ1、λ2,再通过一个特殊设计的光纤缠绕装置来调整光纤的缠绕半径和长度使得其中一组波长λ1的激光器腔损可调谐，从而达到单双波长可控及功率比可调节的目的。
当T型立柱的横臂与旋转臂之间交叉缠绕的角度较小时，光纤在T型立柱上的缠绕程度较小，此时第一个波长λ1的激光器的腔损偏小，激光器的输出为λ1单波长输出。
调节旋转臂，当T型立柱的横臂与旋转臂之间交叉缠绕的角度较大时，光纤在T型立柱上的缠绕程度较大，此时λ1、λ2的激光器腔损相当，激光器的输出为双波长输出，且可实现功率比可调的双波长输出。
当T型立柱的横臂与旋转臂之间交叉缠绕的角度很大时，光纤在T型立柱上的缠绕程度很大，此时λ1的损耗比λ2的损耗大得多，激光器的输出为λ2单波长输出。
本发明的技术效果如下：
本发明利用两组光纤布拉格光栅对作为波长选择器件，实现了激光器的双波长输出λ1、λ2，再通过一个光纤缠绕装置来调整光纤的缠绕半径和长度使得其中一组波长λ1的激光腔的腔损可调谐，从而达到单双波长可控及功率比可调节的目的。
本发明具有结构简单、操作方便、成本低且实用性强等优点，可应用于多个领域。
附图说明
图1为本发明功率比可调谐的双波长光纤激光器的结构示意图。
图2为本发明中光纤缠绕装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1和图2，图1为本发明功率比可调谐的双波长光纤激光器的结构示意图，图2为本发明中光纤缠绕装置的结构图。由图可见，本发明功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于：该激光器是由泵浦激光器1、波分复用器2、直线腔3组成；所述的直线腔由第一光纤布拉格光栅的高反端4H、光纤缠绕装置5、第二光纤布拉格光栅的高反端6H、有源光纤7、第二光纤布拉格光栅的低反端6L、第一光纤布拉格光栅的低反端4L依次排列组成，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端4H和第一光纤布拉格光栅的低反端4L的光栅对构成波长为λ1的第一激光腔，所述的第二光纤布拉格光栅的高反端6H和第二光纤布拉格光栅的低反端6L的光栅对构成波长为λ2的第二激光腔，所述的波分复用器2的第一端口a与所述的泵浦激光器1的输出端相连接，第二端口b与所述的直线腔的第一光纤布拉格光栅的低反端4L相连接，第三端口c作为激光器的输出端，所述的光纤缠绕装置5由T型立柱8、旋转臂9和底座10构成，所述的T型立柱8的下端固定在所述的底座10上，所述的旋转臂9具有内螺纹的圈套设在所述的T型立柱8的下端的外螺纹上，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端4H和第二光纤布拉格光栅高反端6H之间的单模光纤11缠绕在所述的T型立柱8的上端，该单模光纤11的一端固定于所述的T型立柱8的横臂上，另一端固定在所述的旋转臂9的臂上；所述的旋转臂9绕T型立柱8旋转，通过旋转臂9的旋转角度调节所述的单模光纤11在T型立柱8上的缠绕程度，以调谐所述的第一激光腔的腔损，实现单双波长可控及双波长功率比调节。
所述的第一激光腔和第二激光腔的起振波长λ1、λ2相差3~5nm，且在所述的有源光纤的增益带宽内。
所述的第一光纤布拉格光栅高反端4H、第二光纤布拉格光栅高反端6H的反射率相同且高于90%，第二光纤布拉格光栅低反端6L的反射率为5%~10%，第一光纤布拉格光栅低反端4L的反射率为7%~12%。
所述的有源光纤7的掺杂是Er、或Yb、或Er、Yb共掺。
所述的有源光纤7是保偏光纤或非保偏光纤。
所述的泵浦激光器1是980nm半导体激光器、1480nm半导体激光器、或与有源光纤7波长相应的激光器。
所述的波分复用器2的波长与所述的泵浦激光器1波长相适应。
所述的T型立柱8上端的直径为8mm。
下面举一个具体实施例：
选用976nm半导体激光器作为泵浦源1，泵浦光通过波分复用器2耦合进入直线腔3；第一个波长的光纤布拉格光栅对高反端4H、低反反端4L选择波长为λ1=1035nm，反射率分别为99%和9.5%；第二个波长λ2光纤布拉格光栅对的高反端6H、低反端6L的选择波长为λ2=1030nm，反射率分别为99%和8.5%；第一光纤布拉格光栅高反端4H、光纤缠绕装置5、第二光纤布拉格光栅高反端6H、有源光纤7、第二光纤布拉格光栅低反端6L、第一的光纤布拉格光栅低反端4L依次排列组成直线腔3；其中有源光纤5为一段2.5m、芯径为6/125μm的掺Yb光纤；第一光纤布拉格光栅高反端4H和第二光纤布拉格光栅高反端6H中间一段光纤用光纤缠绕装置5进行缠绕。
当旋转臂9与T型立柱8横臂之间交叉缠绕的角度较小时，光纤在光纤缠绕立柱8上的缠绕程度较小，此时由于Yb光纤对1035nm的发射截面较大，且1035nm的低反端反射率比1030nm的要高，使得1035nm波长激光的腔损偏小，激光器的输出为1035nm单波长输出。
调节旋转臂9，当旋转臂9与T型立柱8横臂之间交叉缠绕的角度较大时，光纤11在光纤缠绕立柱8上的缠绕程度较大，此时1035nm激光的腔损与1030nm激光的腔损相当，激光器的输出为1030nm和1035nm双波长输出，控制光纤11在光纤缠绕立柱8上的缠绕程度，可实现功率比可调的双波长输出。
当两臂之间交叉缠绕的角度很大时，光纤11在光纤缠绕立柱8上的缠绕程度很大，此时1035nm激光的腔损比1030nm激光的腔损大得多，激光器的输出为1030nm单波长输出。
实验表明，本发明利用两组光纤布拉格光栅对作为波长选择器件，实现了激光器的输出的单双波长可控及功率比可调节的目的。本发明具有结构简单、操作方便、成本低且实用性强等优点，可应用于多个领域。
Claims (8)
1.一种功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于：该激光器是由泵浦激光器(1)、波分复用器(2)、直线腔(3)组成；所述的直线腔由第一光纤布拉格光栅的高反端(4H)、光纤缠绕装置(5)、第二光纤布拉格光栅的高反端(6H)、有源光纤(7)、第二光纤布拉格光栅的低反端(6L)、第一光纤布拉格光栅的低反端(4L)依次排列组成，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端(4H)和第一光纤布拉格光栅的低反端(4L)的光栅对构成波长为λ1的第一激光腔，所述的第二光纤布拉格光栅的高反端(6H)和第二光纤布拉格光栅的低反端(6L)的光栅对构成波长为λ2的第二激光腔，所述的波分复用器(2)的第一端口(a)与所述的泵浦激光器(1)的输出端相连接，第二端口(b)与所述的直线腔的第一光纤布拉格光栅的低反端(4L)相连接，第三端口(c)作为激光器的输出端，所述的光纤缠绕装置(5)由T型立柱(8)、旋转臂(9)和底座(10)构成，所述的T型立柱(8)的下端固定在所述的底座(10)上，所述的旋转臂(9)具有内螺纹的圈套设在所述的T型立柱(8)的下端的外螺纹上，所述的第一光纤布拉格光栅的高反端(4H)和第二光纤布拉格光栅高反端(6H)之间的单模光纤(11)缠绕在所述的T型立柱(8)上端，该单模光纤(11)的一端固定于所述的T型立柱(8)的横臂上，另一端固定在所述的旋转臂(9)的臂上；所述的旋转臂(9)绕T型立柱(8)旋转，通过旋转臂(9)的旋转角度调节所述的单模光纤(11)在T型立柱(8)上的缠绕程度，以调谐所述的第一激光腔的腔损，实现单双波长可控及双波长功率比调节。
2.根据权利要求1所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的第一激光腔和第二激光腔的起振波长λ1、λ2相差3～5nm，且在所述的有源光纤的增益带宽内。
3.根据权利要求1所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的第一光纤布拉格光栅高反端(4H)、第二光纤布拉格光栅高反端(6H)的反射率相同且高于90％，第二光纤布拉格光栅低反端(6L)的反射率为5％～10％，第一光纤布拉格光栅低反端(4L)的反射率为7％～12％。
4.根据权利要求1所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的有源光纤(7)的掺杂是Er、或Yb、或Er、Yb共掺。
5.根据权利要求1或4所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的有源光纤(7)是保偏光纤或非保偏光纤。
6.根据权利要求1所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的泵浦激光器(1)是980nm半导体激光器或1480nm半导体激光器。
7.根据权利要求1所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的波分复用器(2)的波长与所述的泵浦激光器(1)波长相适应。
8.根据权利要求1至4任一项所述的功率比可调谐的双波长光纤激光器，其特征在于所述的T型立柱(8)上端的直径为8mm。
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