[发明专利]基于闪耀光纤光栅的多波长光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信领域。

背景技术

在密集波分复用系统中，多波长光信号需要多波长激光器来提供，在众多类型的激光器中光纤激光器以其光束质量高，结构紧凑，稳定性高等优势得到迅速的发展。在传统以掺稀土离子的有源光纤作为增益介质的光纤激光器中，多波长信号的选择通过取样光栅等多波段的选频装置来实现，通过谐振腔中光信号的不断放大和选择，最终将所选波长的光信号输出形成激光。

目前基于光纤光栅的光纤激光器大致分为线性腔结构和环形腔结构，线性腔结构的光纤激光器由两个中心波长一致的Bragg光纤光栅构成选频谐振腔，腔内的有源光纤作为增益介质，整个激光器的结构简单。而多波长只是将其中的Bragg光纤光栅均换作取样光纤光栅或是只将其中一个替换，甚至是在原来Bragg光纤光栅构成的谐振腔中放置取样光纤光栅的滤波器件，实现所需波长信号的低损耗通过，其余波长则被损耗掉，最终输出端输出所需的多个波长的激光信号。但是这种线性腔结构的光纤激光器每个波长的激光信号带宽较宽，要实现窄带宽则需要缩短相应的谐振腔的长度，这将会使得激光信号的增益变小，阀值增大，不利于实际应用。甚至是当需要多波长单纵模激光输出时，谐振腔的长度被限制在厘米量级，使得激光器的输出功率更小。

环形腔的光纤激光器虽然只用到一个光栅，稳定性相比线性腔要好，如需多波长输出只需将其中的光纤光栅换成是取样光栅或是在谐振腔中再添加额外的取样光栅同样能够实现。但是需要用到价格昂贵的环形器，这使得环形腔光纤激光器的成本很难降得下来。由于激光器的稳定性是衡量其性能的重要指标之一，因此如何在增加其稳定性的同时保持甚至降低其制作成本成为当前光纤激光器制作所面临的一个问题。

同时如何获得更窄带宽的激光成为激光器研究的一个重点，中国专利申请201110453893.1、201220006996.3中的熔锥型光纤激光器能够实现超一致光纤光栅的制作以及在类似环形腔的结构中以线性腔的的形式工作，通过精确控制熔锥区以及光栅的长度，可以有效实现激光信号的激振，但这个过程中加工难度较大，激光器的效率低，仅依赖光栅的选频对激光信号带宽的进一步压窄有限制，需要增加其它辅助设备进行窄带宽的选择。

综上所述，目前的多波长光纤激光器需要解决的问题有：多波长输出的稳定性差，成本高，窄带宽的控制手段复杂。

发肯内容

本发明所要解决的技术问题是：多波长输出的稳定性差，成本高，窄带宽的控制手段复杂。

本发明的技术方案为：

基于闪耀光纤光栅的多波长光纤激光器，其特征在于：该激光器包括有源光纤，第一和第二光敏光纤，刻写在第一光敏光纤上的第一至第N上路闪耀光纤光栅，刻写在第二光敏光纤上的第一至第N下路闪耀光纤光栅，波分复用器和泵浦源。

第一、第二光敏光纤同处于同一平面内平行放置，边沿的最近距离为h。

第一上路闪耀光纤光栅、第一下路闪耀光纤光栅的成栅面互相平行，与第一、第二光敏光纤成θ角度，与第一和第二光敏光纤所处的平面垂直；第一上路闪耀光纤光栅与第一下路闪耀光纤光栅沿第一光敏光纤方向的最近处距离为L₁；第一下路闪耀光纤光栅与第二上路闪耀光纤光栅沿第一光敏光纤方向的最近处距离为L₂。

第二上路闪耀光纤光栅、第二下路闪耀光纤光栅的成栅面互相平行，与第一、第二光敏光纤成θ角度，与第一和第二光敏光纤所处的平面垂直；第二上路闪耀光纤光栅与第二下路闪耀光纤光栅沿第一光敏光纤方向的最近处距离为L₁。

第N上路闪耀光纤光栅、第N下路闪耀光纤光栅的成栅面互相平行，与第一、第二光敏光纤成θ角度，与第一和第二光敏光纤所处的平面垂直；第N上路闪耀光纤光栅与第N下路闪耀光纤光栅沿第一光敏光纤方向的最近处距离为L₁。

各部分的连接方式为：有源光纤的一端接波分复用器的第三端口，有源光纤的另一端接第一光敏光纤的一端，第二光敏光纤的一端接波分复用器的第二端口，波分复用器的第一端口接泵浦源，激光从第一、第二光敏光纤的另一端输出。

所述的有源光纤所掺杂的稀土离子包括铒离子、镱离子、铥离子、钬离子、钕离子。

所述的h满足：0≤h≤10cm。

所述的θ满足：45°＜θ＜90°。

所述的N满足：N≥2，且为整数。

所述的L1满足：L₁≥h/(-tan 2θ)。

所述的L2满足：0≤L₂≤50cm。