[发明专利]一种光纤激光器装置

说明书

技术领域

本发明所属半导体技术领域，是一种在光纤通信领域中有重要作用的紧凑型1550nm光纤激光器装置。

背景技术

LD泵浦光纤激光器具有结构紧凑、系统稳定、光学转换效率高、输出激光的线宽窄、信噪比低等优点。在印刷、材料微加工、医用激光、通信工业、国防军事、高精度传感、超快激光等领域，具有广阔的应用前景。光纤激光器在军事、航天等关系国计民生的重要领域有着举足轻重的作用和地位，对其展开进一步的研究是很有必要的。光纤激光器的主要原理是用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质，在泵浦光的作用下增益光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当加入适当的正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出，光纤激光器由工作物质、谐振腔和泵浦源三个部分组成。在研制光纤激光器方面，国内外已经取得重大突破并形成了成熟的技术方案，目前主要研究较多的是掺铒、掺镱和掺铥等石英基质光纤激光器，其输出功率可达几个毫瓦，线宽为几十个kHz。

但对于普通的光纤激光器而言，由于光纤的掺铒浓度较低，导致单位长度的光纤增益较低，为了保证输出功率，必须使用较长的铒纤，往往都在几米甚至几十米。这会使光纤激光器件造价相对较贵，并且光纤中非线性效应很强，会影响到激光器的性能。而且由于光纤最小弯曲半径的限制，不利于实现器件的小型紧凑化，而光器件低成本、小型化、集成化是当前器件发展的一个重要趋势。因此，如何提高光纤单位长度增益、缩小光纤激光器体积成为了当前国内外研究的热点之一；目前国内外生产的大部分光纤激光器中，光学谐振腔是在增益光纤两端的端面镀反射膜实现，其工艺操作较为复杂，且薄膜质量难以得到保证，薄膜反射率受激光器的工作温度影响较大，薄膜的温度也不容易控制，从而影响激光的输出功率。

发明内容

为解决上述的一个或多个问题，本发明提出了一种集成化的光纤激光器件，主要利用高掺杂的铒镱共掺磷酸盐玻璃单模光纤(EYPF)作为增益介质，大大提高了单位光纤长度的吸收增益，使增益介质光纤长度缩短到了几个厘米甚至毫米量级，从而缩小了光纤激光器的体积。另外，器件结构中采用在增益光纤两端的石英单模光纤上写入光纤光栅的方法来构成激光谐振腔，起到选模和光放大作用，这种制作谐振腔的方法较光纤端面镀反射膜的方法，工艺上更加容易实现，也更容易调节和控制其反射率和反射波长。同时，对光纤激光器模块中的光纤光栅组成的激光谐振腔加以温度控制电路对其工作温度进行调节控制，避免因工作温度的改变影响光纤光栅周期的改变，从而导致光纤激光器的输出光波长发生漂移，提高了光纤激光器的输出稳定性。

(一)技术方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种光纤激光器装置，其包括：

制冷器，其用于对激光器管芯进行控温；

热沉，其固定在制冷器上；

过渡热沉，其固定在热沉上，其与所述热沉共同对激光器管芯和增益光纤散热；

热敏电阻，其焊接在过渡热沉上，用于精确控制制冷器的温度；

激光器管芯，其固定在过渡热沉上，用于产生第一预定波长的激光；

第一光纤部分，其包括楔形透镜和第一光纤光栅，所述楔形透镜制作在靠近激光器管芯的第一光纤部分的一端，用于减小端面反射；所述第一光纤光栅制作在所述第一光纤部分的另一端，用于透射第一预定波长的激光，反射第二预定波长的激光；

第二光纤部分，其包括第二光纤光栅，用于透射一部分第二预定波长的激光；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅形成激光谐振腔，用于对第二预定波长的光进行选膜和放大输出；

增益光纤，其位于第一光纤部分和第二光纤部分之间，且与第一光纤部分和第二光纤部分固定连接，其用于将激光器管芯输出的第一预定波长的光吸收后产生第二预定波长的光。

其中，所述增益光纤为铒镱共掺磷酸盐单模光纤，其外部嵌套有石英玻璃管。

其中，所述铒镱共掺光磷酸盐单模光纤中，铒的掺杂浓度为3.0mol％，镱的掺杂浓度为5.0mol％，传播损耗为0.04dB/cm，在1535nm波长处的净增益为5.2dB/cm，荧光寿命8.1ms。

其中，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为一级光栅，其中心波长为1550nm，光栅的周期为528nm。

其中，楔形透镜的楔角为70°～120°，曲率半径为3μm～8μm。

其中，热敏电阻的阻值在9.5kΩ～10.5kΩ之间。