[发明专利]全光纤宽带超荧光光源

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种全光纤宽带超荧光光源。

背景技术

众多光纤传感器和探测器需要时间相干性低的宽带光源，它们的应用场合同样要求光源具有宽谱、高光谱稳定性和高输出功率的特点。超荧光是一种激光和荧光之间的过渡态，具有其自身的特点：光谱较宽、功率较高，是一种理想的宽带光源；利用掺杂了稀土元素的光纤中的放大自发发射（ASE）过程来获得超荧光光谱是非常有效的方法：超荧光光纤光源（SFS）温度稳定性高,输出功率高、光谱稳定、谱线宽、受环境影响小、使用寿命长，且易于与光纤传感系统耦合，因此高功率、高亮度的超荧光光纤光源在光纤陀螺仪、光学层析、医学诊断等众多光纤传感、光纤探测及WDM光通信系统中起到越来越重要的作用，同时这些领域的日益发展也对超荧光光纤光源的功率提高、光谱稳定和小型集成化提出了越来越高的要求。

目前利用掺稀土元素光纤的ASE实现高功率超荧光输出的途径主要有两种：一种是直接采用单端或双端输出，另一种是利用主振荡功率放大（MOPA）技术。直接输出结构通过向掺杂光纤中泵浦高能量直接实现自发辐射的放大，由于存在的各种分立光学元件，因此需要严格控制腔内信号光反馈，否则极易出现腔内增益大于损耗而自激振荡（P.Wang,J.K.Sahu,and W.A.Clarkson,“110W double-ended ytterbium-doped fiber super-fluorescent source with M2=1.6”,Opt.Lett.31,3116–3118(2006)；Qirong Xiao,Ping Yan,Yaping Wang,Jinping Hao,and Mali Gong,”High-power all-fiber super-fluorescent source with fused angle-polished side-pumping configuration”,Appl.Opt.,50,1164-1169(2011)）。尤其是单端输出结构，对光信号隔离度异常敏感，输出功率因此受到限制。即使是全光纤化结构，也未能避免受到各种熔点所带来的回波损耗的影响，这部分反馈会引发激光振荡、降低激光阈值，限制ASE的最大输出功率，无可避免需要引入光隔离器（Cao Yi,Liu Jiang,Wang Ke,Wang Pu,“All-Fiber Hundred-Watt-Level Broadband Ytterbium-Doped Double-Cladding Fiber Superfluorescent Source”,Chin.J.Lasers.,39,0802008(2012).）。但同时单端输出的双程结构能有效地提高泵浦光的利用率和超荧光的转换效率，如若能建立全光纤无熔点结构的单端宽带超荧光光纤光源，获得具有高效稳定和良好的宽带输出特性的ASE种子源，经光纤放大器后将可获得更高功率的稳定的宽带超荧光输出。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种采用端面镀膜实现单端输出的效率高、稳定性好的全光纤宽带超荧光光源。

根据本发明实施例的全光纤宽带超荧光光源，包括：泵浦装置，所述泵浦装置采用半导体激光器从侧面泵浦的方式，泵浦光从侧面泵浦注入；增益光纤，所述增益光纤与所述泵浦装置相连，对所述泵浦光进行增益；和端面镀膜反射镜，所述端面镀膜反射镜位于所述增益光纤的末端，具有宽带反射或半反半透光学特性，其中，所述泵浦光的注入方向和镀膜反射镜的反射方向相反。

在本发明的一个实施例中，所述泵浦装置进一步包括：至少一个半导体激光器，用于产生激光；多合一合束器，用于将所述半导体激光器产生的激光合为一束泵浦光并传送给侧面泵浦合束器；所述侧面泵浦合束器，所述侧面泵浦合束器的泵浦端与所述合束器相连，公共端与所述增益光纤相连，输出端作低反馈处理形成ASE输出端。

在本发明的一个实施例中，所述增益光纤为掺杂光纤，所述增益光纤横截面上掺杂有铒、镱、钕、铥中的一种或多种稀土元素增益粒子

在本发明的一个实施例中，所述泵浦耦合器为所述增益光纤直接熔融角度抛光制成。

在本发明的一个实施例中，所述端面镀膜反射镜，为所述增益光纤的末端直接端面镀膜形成；或者，用一小段与所述增益光纤参数相同的掺杂或未掺杂光纤端面镀膜后，再熔接到所述增益光纤的末端形成。