[发明专利]一种高稳定超窄线宽单频光纤激光器

权利要求书

1.一种高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于包括一个单模半导体泵浦激光器（1）、保偏波分复用器（2）、保偏窄带光纤滤波器（3）、全光纤波片（4）、高增益光纤（5）、二色镜（6）和保偏光隔离器（7）以及热沉（8）；各部件的结构关系是：高增益光纤（5）作为激光增益介质，保偏窄带光纤滤波器（3）和二色镜（6）组成激光腔前后腔镜，单模半导体激光泵浦源（1）与保偏波分复用器（2）的泵浦输入端连接，保偏波分复用器（2）的公共端与保偏窄带光纤滤波器（3）的输出端连接，保偏窄带光纤滤波器（3）另一端与全光纤波片（4）的一端连接，全光纤波片（4）的另一端紧贴高增益光纤（5）的一端，高增益光纤（5）的另一端紧贴二色镜（6）；保偏窄带光纤滤波器（3）、全光纤波片（4）、高增益光纤（5）和二色镜（6）组成所述高稳定超窄线宽单频光纤激光器的谐振腔；所述谐振腔放置在热沉（8）上，谐振腔输出的保偏激光信号经由保偏波分复用器（2）的信号端进入保偏光隔离器（7），从保偏光隔离器（7）的输出端输出。

2.根据权利要求1所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述高增益光纤（5）为稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤，其纤芯成分为磷酸盐玻璃，组成为70P₂O₅-8Al₂O₃-15BaO-4La₂O₃-3Nd₂O₃，所述高增益光纤（5）的纤芯掺杂高浓度的发光离子，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,所述发光离子掺杂浓度大于1×10¹⁹ions/cm3,且在其纤芯中是均匀掺杂。

3.根据权利要求2所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述高增益光纤（5）是保偏的稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤。

4.根据权利要求1所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述高增益光纤（5）的单位长度增益大于1 dB/cm，光纤长度为0.5～5cm。

5.根据权利要求1所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述保偏窄带光纤滤波器（3）是刻写在同一根保偏光纤上的两个光栅或是两个保偏光纤光栅通过机械对接或者熔接连接构成，频谱特征都表现为保偏窄带光纤滤波器（3）的快轴反射谱中心波长与慢轴反射谱中心波长重合；保偏窄带光纤滤波器（3）耦合输出方向是快轴或慢轴方向，与耦合输出方向对应的轴上的光纤光栅的反射率n1较低，反射率为10%~95%；另一偏振方向对应光纤光栅反射率n2较高，即n2大于n1。

6.根据权利要求1所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述全光纤波片（4）为全光纤结构，由一段保偏光纤经切割或研磨构成，其慢轴与保偏窄带光纤滤波器的慢轴以45°偏置角连接，使线偏振光经过全光纤波片（4）之后变为圆偏振光。

7.根据权利要求1所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述高稳定超窄线宽单频光纤激光器是短直腔结构，其前腔镜是保偏窄带光纤滤波器（3），后腔镜为采用二色镜（6），所述二色镜（6）能用宽带光纤光栅代替，激光腔长度为1~150mm；其中以二色镜（6）为后腔镜时，二色镜（6）为单独的镀膜器件，或为直接在高增益光纤（5）研磨抛光后的一侧端面镀上薄膜形成，所述薄膜对激光信号波长反射率大于95%，对泵浦波长透射率大于90%；所述宽带光纤光栅是对泵浦光高透，透射率大于90％，而对激励信号波长高反，反射率大于95％，其3dB反射谱宽为0.1nm～10nm。

8.根据权利要求2所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述镧系离子为Er³⁺, Yb³⁺, Tm³⁺,Gd³⁺,Tb³⁺,Dy³⁺,Ho³或Lu³⁺。

9.根据权利要求2所述的高稳定超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述过渡金属离子为Cu²⁺,Co²⁺,Cr³⁺,Fe²⁺或Mn²⁺。