[发明专利]多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器

权利要求书

1.一种多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于包括n个光纤隔离器(1)、n个单模LD(2)、n个波分复用器(3)、窄带光纤光栅阵列(4)、高增益双包层二维阵列光纤(5)、二色镜(6)、耦合透镜(7)、多模LD(8)；各部件的结构关系是：高增益双包层二维阵列光纤(5)作为激光介质，窄带光纤光栅阵列(4)和二色镜(6)组成激光腔前后腔镜，并且分别紧贴高增益双包层二维阵列光纤(5)的前后端，高增益双包层二维阵列光纤(5)、窄带光纤光栅阵列(4)和二色镜(6)组成单频光纤激光器的谐振腔；泵浦方式采用前后双向同时泵浦；前向泵浦由n个单模LD(2)产生的泵浦光分别经由对应的n个波分复用器(3)耦合至窄带光纤光栅阵列(4)中的各光纤光栅中，并经过窄带光纤光栅阵列(4)中的各光纤光栅后分别对应耦合进高增益双包层二维阵列光纤(5)前端的各阵列纤芯中进行泵浦；后向泵浦采用多模LD(8)产生多模泵浦光经由耦合透镜(7)耦合经由二色镜(6)至高增益双包层二维阵列光纤(5)后端的内包层中，进行包层泵浦；所述n为自然数，且n≥2。

2.如权利要求1所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述双包层二维阵列光纤(5)的阵列纤芯成分为磷酸盐玻璃，其组成为：70P₂O₅-8Al₂O₃-15BaO-4La₂O₃-3Nd₂O₃，所述双包层二维阵列光纤(5)的阵列纤芯掺杂高浓度的发光离子，掺杂浓度大于1×10¹⁹ions/cm³，所述发光离子为镧系离子、过渡金属离子中一种或多种的组合体。

3.如权利要求2所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述发光离子在双包层二维阵列光纤(5)的各阵列纤芯中是均匀掺杂的，且各纤芯呈二维阵列形排布。

4.如权利要求3所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述二维纤芯阵列形状是圆形、三角形、矩形、D型、六边形、十字星形、三角星形或六角星形。

5.如权利要求4所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于每条阵列纤芯直径小于10μm，纤芯折射率为N₁，光纤内、外包层的折射率分布为N₂和N₃，且满足关系：N₁＞N₂＞N₃，在纤芯与内包层以及内包层与外包层的界面上的折射率阶跃变化，光纤内、外包层的横截面形状是圆形、矩形或D型。

6.如权利要求1所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述二色镜(6)用宽带光纤光栅阵列(9)代替，则后向泵浦光采用n个单模LD(2)的尾纤与宽带光纤光栅阵列(9)中各光纤光栅的尾纤直接熔接后耦合输入。

7.如权利要求1所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述激光 腔是F-P结构短腔型，前腔镜是窄带光纤光栅阵列(4)，后腔镜是二色镜(6)或宽带光纤光栅阵列(9)，激光腔长度1～100mm，其中二色镜(6)或宽带光纤光栅阵列(9)是对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励信号波长高反，反射率大于95％；窄带光纤光栅阵列(4)则由反射谱线宽小于0.08nm的光纤光栅组成，其中心波长处的反射率在10～90％之间。

8.如权利要求1～7任一项所述的多波长输出的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述窄带光纤光栅阵列(4)是根据双包层二维阵列光纤(5)中纤芯形状对已刻的窄带光纤光栅进行设计和排布而成的，最后对窄带光纤光栅阵列(4)端面进行研磨抛光，以使窄带光纤光栅阵列(4)中各个窄带光纤光栅直接与双包层二维阵列光纤(5)中纤芯实现端对端耦合；窄带光纤光栅阵列(4)和宽带光纤光栅阵列(9)中各光纤光栅包层之间的空隙用环氧树脂或玻璃材料填充；对应双包层二维阵列光纤(5)中同一阵列纤芯的每个宽带光纤光栅与每个对应的窄带光纤光栅需匹配，即窄带光纤光栅反射中心波长位于宽带光纤光栅或二色镜(6)的反射谱内。