[发明专利]单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，更特别地说，是指一种具有窄线宽(线宽小于10kHz)、单偏振(偏振度＞20dB)、输出波长在1060nm、相干长度达10km以上的单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是在光纤放大器的技术基础上发展起来的，与光纤放大器类似，它的增益介质是一段掺杂光纤，和相应器件组合成一个有源谐振腔，一般是在半导体激光的泵浦下实现激光的输出。作为一种新型的光源它具有独特的优点：光纤输出使用灵活，可以在恶劣的环境下工作，结构紧凑，能量密度高，抗电磁干扰性强，泵浦阈值低，转换效率高，可调谐范围宽，无需加散热等等，尤其可以很容易的获得光纤通信C波段的输出，并与光纤系统天然耦合。光纤激光器适用于高端测试、传感等领域。

在一些非接触，大光程差相干光纤传感测量中，由于传统光纤激光器线宽较宽，在短距离检测时体现不出来的光源相位噪声成为噪声的重要来源之一，由此导致了干涉系统信噪比的迅速降低。

由于光纤激光器典型腔长都可以达到几十米，所以纵模间隔非常窄，而整个增益区又很宽，这给选模带来了很大的困难。若只采用一般的滤波器如光纤光栅或者F-P干涉仪，激光器一般将处在不规则的多纵模运转状态。一种解决方案是缩短腔长，腔长可以缩短到亚毫米量级，从而实现单纵模输出。上述方法虽然可以获得单纵模输出，但是会降低激光输出功率，并且其调谐范围不可能太宽。

单频单偏振光纤激光器在光通信、传感、光谱学等领域有着广泛的应用。早在20世纪60年代，就发现了Nd³⁺掺杂的玻璃波导中的激光发射现象，80年代解决了Er³⁺掺杂有源光纤的热淬灭问题，使得光纤放大器成为可能。光纤放大器的成功和走向成熟，极大地带动了各种各样的光纤激光器的研究。20世纪90年代，用紫外线(UV)写入光纤光栅技术的不断成熟，使得光纤光栅成为光纤激光器极佳的选频器。从此光纤激光器摆脱了采用体光学元件作为选频器的局面，使得光纤激光器小型化成为可能，并使其可靠性极大地提高。

光纤光栅(FBG)实现的物理原理是光纤的光敏性，即光致折变效应。利用光纤在紫外光照射下产生的光致折变效应，在纤芯上形成周期性的折射率调制分布，从而对入射光波中相位匹配的频率产生相干反射，可在典型的0.1到几十纳米的带宽内产生反射，反射率最高可达100％。光纤光栅的波长选择特性使之成为光纤器件中一种重要的无源器件，受到普遍的关注。另外，光纤光栅还具有众多其他优点：传输损耗低、电磁干扰不敏感、易于光纤系统集成等优点，已广泛应用于光纤传感、光纤通信和光信息处理等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器，该光纤激光器是利用光纤光栅作为线性腔光纤激光器的腔镜，其中采用单模光纤光栅组件2作为后腔镜，在光敏性应力双折射掺镱保偏光纤组件3上的保偏光纤光栅作为输出的前腔镜，采用掺镱光纤作为增益介质，可以在两个光栅及其中间的掺镱光纤形成长度小于5cm的线性腔光纤激光器。在线性腔外的掺镱保偏光纤可以作为光纤放大器，将从线性腔输出的激光信号放大，从而获得较高功率的单频单偏振激光输出。

本发明的一种单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器，由半导体激光器泵浦源(1)、单模光纤光栅组件(2)、光敏性应力双折射掺镱保偏光纤组件(3)和单模保偏光纤(4)组成，激光器泵浦源(1)的A端与单模光纤光栅组件(2)的B端熔接，单模光纤光栅组件(2)的A端与光敏性应力双折射掺镱保偏光纤组件(3)的B端熔接，光敏性应力双折射掺镱保偏光纤组件(3)的A端与单模保偏光纤(4)的B端按照0°角对轴熔接；

单模光纤光栅组件(2)由单模光纤(22)、单模光纤光栅(25)、A半导体温度控制器(23)、B半导体温度控制器(24)、壳体(21)构成，A半导体温度控制器(23)、B半导体温度控制器(24)为相同器件，A半导体温度控制器(23)与B半导体温度控制器(24)对称放置分别固定安装在壳体(21)的两个内壁上；单模光纤(22)设置在A半导体温度控制器(23)与B半导体温度控制器(24)之间，且单模光纤(22)的A端、B端沿伸出壳体(21)外；单模光纤(22)上刻蚀有单模光纤光栅(25)，单模光纤光栅(25)仅位于A半导体温度控制器(23)与B半导体温度控制器(24)之间；

光敏性应力双折射掺镱保偏光纤组件(3)是在应力双折射掺镱保偏光纤(3b)上刻蚀有保偏光纤光栅(3a)。

所述的单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器，其输出的激光波长为1060nm。

本发明单频单偏振线性腔掺镱光纤激光器的优点在于：