[发明专利]多波段可调谐单频光纤激光器

说明书

本发明涉及一种多波段可调谐单频光纤激光器。该多波段可调谐单频光纤激光器包括泵浦源、谐振腔和隔离器，其中谐振腔由宽带光纤光栅、超宽带高增益光纤、阵列波导光栅以及窄带光纤光栅等依次设置组成超短线形腔，从宽带光纤光栅一端将泵浦光耦合进谐振腔，产生激光振荡，最后经隔离器输出单频激光。通过程序可调节阵列波导光栅来实现不同波段之间的切换，通过压电陶瓷或温控调节窄带光纤光栅的中心波长来实现同一波段内不同波长的可调谐，最终可实现1450nm～2150nm波段内连续可调谐单频激光输出，线宽小于500Hz，有望应用于相干光合束、生物医学以及光谱学等领域。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种多波段可调谐单频光纤激光器。

背景技术

单频窄线宽光纤激光器的输出光谱线宽非常窄，比现有光通信网络中密集波分复用信号光源的线宽要窄5-6个数量级，且相干特性极好，在超高精度和超远距离探测方面有着巨大的应用前景。而应用在相干光合束、激光雷达、生物医学以及光谱学等领域的光纤激光器要求光谱线宽极窄，并且要求多波段可调谐。因此，研发一种多波段可调谐超窄线宽单频光纤激光器对满足上述领域的应用要求至关重要。

产生波长可调谐的单频光纤激光技术有很多，如通过应力或者温度改变光纤光栅的中心波长实现单频激光波长可调谐、未泵浦掺杂光纤可饱和吸收体和级联滤波器件等，但这些方法实现可调谐单频激光普遍存在调谐范围窄、器件损耗大、成本高等缺点，参见“光学学报,2019,39(01):0114001；IEEE Photonics Technology Letter,2001,13(11):1167-1169；Optics Letters,2004,29(14):1677-1679”。

发明内容

基于此，有必要提供一种器件损耗小、线宽窄、结构紧凑的多波段可调谐单频光纤激光器。

一种多波段可调谐单频光纤激光器，包括泵浦源、谐振腔和隔离器；所述泵浦源发出的泵浦光进入所述谐振腔产生激光振荡，从所述隔离器输出激光；所述谐振腔是由宽带光纤光栅、超宽带高增益光纤、阵列波导光栅以及窄带光纤光栅依次设置构成的超短线形腔；所述光纤激光器能够实现1450nm～2150nm波段内连续可调谐单频激光输出，线宽小于500Hz。

在其中一个实施例中，所述泵浦源为980nm半导体激光器。

在其中一个实施例中，所述宽带光纤光栅的反射率大于99.9％，工作带宽150THz±1％，工作范围是1450nm～2150nm。

在其中一个实施例中，所述超宽带高增益光纤是一种复合结构光纤，包括纤芯和包层，所述纤芯由多组对称分布的扇形结构构成，多组扇形结构由至少两种不同种类稀土离子掺杂的玻璃组成，稀土离子包括Er³⁺、Tm³⁺和Ho³⁺，发光中心分别位于纤芯中的不同扇形结构区域，且纤芯的各部分共掺有敏化稀土离子Yb³⁺，各稀土离子掺杂浓度均大于5wt％。

在其中一个实施例中，所述超宽带高增益光纤的增益范围是1450nm～2150nm，增益系数大于1dB/cm。

在其中一个实施例中，所述阵列波导光栅的可调谐工作范围是1450nm～2150nm。

在其中一个实施例中，所述窄带光纤光栅的反射率为50～70％，工作带宽小于3GHz，可调谐工作范围是1450nm～2150nm。

在其中一个实施例中，所述窄带光纤光栅、所述阵列波导光栅和/或所述隔离器为保偏光纤器件。

在其中一个实施例中，通过程序调节阵列波导光栅实现不同波段之间的切换，通过压电陶瓷或温控调节窄带光栅实现同一波段内不同波长的可调谐。