[发明专利]共保偏光纤光栅可调谐单偏振双波长光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅激光器，适用于光纤通信、微波光子、光纤传感等。

背景技术

普通光纤的双折射小，在普通光纤上制作光纤光栅的只有一个反射峰，这一个反射峰内包含两个偏振态。由于保偏光纤双折射大，快慢轴的有效折射率不同，有2个独立的偏振态，在保偏光纤上制作的光纤光栅有2个反射峰，这2个反射峰对应着独立的2个偏振态<宁提纲等“利用光栅研究保偏光纤温度特性”中国激光33(8)2006 p.1078～1080”>，这两个反射峰都是单偏振态的。

光纤光栅激光器是光纤通信系统中一种很有前途的光源，它的优点主要体现在：(1)半导体激光器的波长较难符合ITU-T建议的WDM波长标准，且成本很高，而稀土掺杂光纤光栅激光器利用光纤光栅等能非常准确地确定波长，且成本很低。(2)用作增益的稀土掺杂光纤制作工艺比较成熟，稀土离子掺杂过程简单，光纤损耗小。(3)采用灵巧紧凑效率高的泵浦成为可能。(4)光纤光栅激光器具有波导式光纤结构，可以在光纤芯层产生较高的功率密度。光纤结构具有较高的面积-体积比，因而散热效果较好。与标准通信光纤的兼容性好，可以采用光纤光栅、耦合器等多种光纤元件，减小对块状光学元件的需求和光路机械调整的麻烦，极大地简化光纤光栅激光器的设计及制作。(5)宽带是光纤通信的主要发展趋势之一，而光纤光栅激光器可以通过掺杂不同的稀土离子，在380～3900nm的宽带范围内实现激光输出，波长选择容易且可调谐。(6)高频调制下的频率啁啾效应小、抗电磁干扰，温度膨胀系数较半导体激光器小等。

而普通的非保偏光纤，由于制造工艺造成纤芯截面有一定的椭圆度，或是由于光纤组分材料的热膨胀系数不均匀性，造成光纤截面上各向异性的应力或外加应力，导致光纤折射率的各向异性。总之，当光纤截面的对称性遭到破坏，由双折射形成的两个不同传输常数的正交偏振模之间会产生相互耦合，由于两个偏振模的传输常数相差很小，因而模式耦合很强。光纤结构本身存在的双折射和外界对光纤的作用都是随机的，因而偏振模之间的耦合是随机的，因此一般情况下，光纤激光器输出的激光为偏振混乱的，无法达到半导体激光器输出激光的偏振度；另外两个偏振态随机出现，造成输出波长不稳定，输出波长线宽宽，这样的激光输出在很多情况下都无法应用。目前偏振光纤激光器是在实验室实现的，利用了保偏光纤、保偏耦合器以及偏振控制等复杂的控制方式，波长间隔不可以调节，成本高昂，实用化难度大。本发明不需要复杂的偏振控制控制，采用简单低成本的普通有源光纤、普通耦合器就可以实现单偏振双波长，并且采用简单方法就可以实现波长间隔调谐。

发明内容

本发明的目的就是提供共保偏光纤光栅可调谐单偏振双波长光纤激光器，它能克服已有的单偏振双波长光纤光栅激光器的不足，实现不需要偏振控制的单偏振双波长光纤光栅激光器，且波长间隔可以调谐。

本发明的技术方案：

共保偏光纤光栅可调谐单偏振双波长光纤激光器，构成该激光器的各部分之间的连接为：

1)选择一个Y分器或任意分光比的者耦合器，在Y分器或者耦合器的一字臂上接入保偏光纤光栅，在保偏光纤光栅上加上调节保偏光纤光栅波长间隔的调节器；

2)把有第一和第二源光纤源光纤分别连接到Y分器或者耦合器的分叉臂上；

3)在第一和第二有源光纤的另外两端分别接入第一和第二宽带光纤光栅，第一和第二宽带光纤光栅的反射谱互相隔开，或有较弱的重叠部分；

4)在第一和第二宽带光纤光栅的后面，分别利用耦合器把第一或/和第二泵浦光耦合进有源光纤中；

5)两个宽带光纤光栅反射峰分别对准保偏光纤光栅的一个偏振态的反射峰，即保偏光纤光栅的两个反射峰分别与第一和第二宽带光纤光栅形成不同波长的激光谐振腔，产生激光，在Y分器或者耦合器的一字端输出单偏振双波长激光。

第一和第二宽带光纤光栅的反射谱的重叠部分对应的反射率比保偏光纤光栅的反射率至少低1dB。

第一和第二宽带光纤光栅分别只对准保偏光纤光栅的一个反射峰。

三个光纤光栅11、12、13构成两个独立的激光腔，其中保偏光纤光栅两个腔共用。

第一和第二有源光纤或选用保偏有源光纤。第一和第二有源光纤可选用掺铒、或掺镱、或掺钬、或镱铒共掺、或掺钍、或掺镨、或掺钕光纤。

调节保偏光纤光栅11的两个反射峰的波长间隔，对应光纤激光器产生的双波长间隔变化相同的值。实现共保偏光纤光栅单偏振双波长激光输出的波长间隔调谐。