[发明专利]一种无跳模连续单频光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤及激光技术领域，具体地说是一种结构稳定、调制控制简单、保证无跳模单频性的无跳模连续单频光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵（Er），镒（Yb），铥（Tm），钬（Ho），钕（Nd）等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。

单频光纤激光器由于特殊的设计，在光纤激光器中具有相干长度长，单色性好，谱线宽度窄等优点；连续可调单频光纤激光器在很多领域有独特的应用，例如：光纤传感，激光指示和远距离测距，多普勒激光雷达等。研制单频连续可调光纤激光器并将其产业化具有重要的科研，经济及社会效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种结构稳定、调制控制简单、无跳模大范围快速波长调制、保证无跳模单频性的无跳模快速波长调制单频光纤激光器。

本发明可以通过如下措施达到：

一种无跳模连续单频光纤激光器，其特征在于设有带尾纤的泵浦半导体激光器，泵浦半导体激光器的输出尾纤与光纤合束器的泵浦输入端口相连接，光纤合束器的输出光纤端口与高反光纤布拉格光栅相连接，高反光纤布拉格光栅的另一端与高掺杂增益光纤相焊接，高掺杂增益光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅相焊接，低反光纤布拉格光栅另一端即为光纤激光器的输出端，高反光纤布拉格光栅、高掺杂增益光纤和写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅相焊接后构成激光振荡腔。

本发明所述激光振荡腔的长度必须小于5厘米，高掺杂增益光纤必须为高增益，以保证激光器的单频性。

本发明所述布拉格光栅的反射入射光分别具有中心反射波长和，激光器产生的波长，其中输出波长为，和为激光振荡腔长度和折射系数，为整数，对单频激光器而言，只有唯一的对应的落在以和为中心的反射范围之内，这一条件可近似的表述为：。

本发明在单频激光器调制波长时，三个波长值的变化也相等，，避免跳模，

光栅的波长由以下公式表述：，

其中是和光栅的有效折射率和周期，1,2分别代表两个光栅。

本发明中，三个波长公式求导：，由于公式2，，和的数值远远大于它们之间的差别，在上公式中，和被认为相等，如果在调制波长时保证以下条件，三个波长的变化也会相等，以实现无跳模调制。

本发明所述振荡腔三部分的折射率变化百分比相等和振荡腔三部分的尺寸变化的应变保持均匀时，；。

本无跳模连续单频光纤激光器具有结构稳定、调制控制简单、保证无跳模单频性、可靠性较高等优点。

附图说明

图1是本发明的一种示意图。

图2是波长调制-频率特性曲线示意图。

图中标记：连续单频光纤激光器1，振荡腔拉伸系统2，带尾纤半导体泵浦激光器3，光纤合束器（combinerorWDM）4，高反射率光纤布拉格光栅5，高掺杂增益光纤6，低反射率光纤布拉格光栅7，激光器底座1。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种无跳模连续单频光纤激光器，其特征在于设有带尾纤的泵浦半导体激光器3，泵浦半导体激光器3的输出尾纤与光纤合束器4的泵浦输入端口相连接，光纤合束器4的输出光纤端口与高反光纤布拉格光栅5相连接，高反光纤布拉格光栅5的另一端与高掺杂增益光纤相6焊接，高掺杂增益光纤6的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅7相焊接，低反光纤布拉格光栅7另一端即为光纤激光器的输出端，高反光纤布拉格光栅5、高掺杂增益光纤6和写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅7相焊接后构成激光振荡腔2。为保证激光器的单频性，激光振荡腔2的长度必须小于5厘米。因此高掺杂增益光纤6必须为高增益。

如上所述光纤激光器振荡腔由高反光纤布拉格光栅5，高掺杂增益光纤6，写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅7构成。布拉格光栅5，7在一定范围内反射入射光，分别具有中心反射波长和。激光器产生的波长必须在布拉格光栅5，7的反射范围内。同时波长必须满足下列公式：

公式1

其中输出波长为，和为激光振荡腔长度和折射系数。为整数。对单频激光器而言，只有唯一的对应的落在以和为中心的反射范围之内。这一条件可近似的表述为：