[发明专利]基于微球腔反馈的掺铒微球激光器

说明书

本发明公开了基于微球腔反馈的掺铒微球激光器，包括：激光二极管、波分复用器、光纤合路器、三端环形器、拉锥光纤、掺铒微球、光耦合器；波分复用器与输入端激光二极管连接，波分复用器与光纤合路器连接，光纤合路器与三端环形器的1端口连接，三端环形器的2端口与拉锥光纤连接，三端环形器的3端口与光纤合路器连接，掺铒微球固定在拉锥光纤上，拉锥光纤与光耦合器连接，光耦合器与波分复用器连接，波分复用器、光纤合路器、三端环形器、拉锥光纤、掺铒微球、光耦合器形成环形光路，光耦合器与输出端连接，激光器结构简单、成本低；将微球反射的光收集起来与正向光路结合增大输出功率。

技术领域

本发明涉及激光器研究领域，具体地，涉及一种基于微球腔反馈的掺铒微球激光器。

背景技术

传统激光器发展成熟，但是很难在微型激光器方面应用，微型激光器方面，基于微球制作的激光器是一个很好的选择，不过微球激光器虽然线宽很窄，结构简单，成本也很低，但一般情况其功率特别小，对于对光源强度要求比较高的场合来说，微球激光器的功率限制了其应用。

目前使用微球制作激光器的技术正在不断发展，激光器技术本身的发展已经十分成熟，图1结构是2013年Van Hoi Pham小组发表文章中结构，在微球中掺杂铒离子材料，当Er³⁺受到980nm激光泵浦时，会吸收泵浦光自跃迁到激发态高能级，然后由于在高能级的寿命很短很快无辐射跃迁到亚稳态，此时亚稳态上粒子一方面会自发辐射到基态发出另一方面受到泵浦光影响，粒子会受激发射回到基态发出相位、频率、偏振等一致、相干性很强的激光。

图1中结构980nm泵浦激光从锥形光纤耦合到微球中的回音壁模式，铒离子吸收980nm光子跃迁发出1.55μm激光，然后在微球中谐振放大，并耦合回到光纤中输出1.55μm的激光。这种结构通过调整耦合间距可以调节输出波长，但是输出功率很小。

图2是基于微球作滤波器的掺铒激光器，图中谐振腔是环形腔。泵浦光泵浦掺铒光纤然后在掺铒光纤中发出激光，并耦合到微球中，受到微球WGM(回音壁模式)影响，被选择放大，最终耦合出微球回到环形腔中谐振，最终发出特定波长激光通过耦合器输出。这种结构的输出功率受到微球耦合影响也不是很大，并且其中微球的反射功率没有处理而是直接被隔离器滤掉。类似于微球当作滤波器的其他激光器结构还有很多，这里就不在赘述。

现有技术中激光器或是存在成本太高的问题，或是存在结构太过复杂的问题，又或者存在制作复杂的问题，并且目前通信飞速发展，相对应的1.55μm微型激光器却有待发展，微球制作微型激光器是一个重要发展方向。但是目前微球制作激光器的输出功率偏小对于微型激光器的应用有着不小的限制。

发明内容

本发明提供了一种基于微球腔反馈的掺铒微球激光器，本发明对环形腔进行改进，加入反馈可以使得掺铒激光器的输出功率更大，同时也保留了掺铒微球激光器体积小、窄带宽、结构简单以及成本低的优点；本申请提出一种新的思路让微球在环形腔中当作谐振腔同时也当作滤波器；同时，将微球反射的光收集起来与正向光路结合增大输出功率。

为实现上述发明目的，本申请提供了基于微球腔反馈的掺铒微球激光器，所述掺铒微球激光器包括：

激光二极管、波分复用器、光纤合路器、三端环形器、拉锥光纤、掺铒微球、光耦合器；

波分复用器与输入端激光二极管连接，波分复用器与光纤合路器连接，光纤合路器与三端环形器的1端口连接，三端环形器的2端口与拉锥光纤连接，三端环形器的3端口与光纤合路器连接，掺铒微球固定在拉锥光纤上，将掺铒微球调整后接触在拉锥光纤束腰区上找到合适耦合位置后，以固定掺铒微球圆柱杆的方式固定微球，拉锥光纤与光耦合器连接，光耦合器与波分复用器连接，波分复用器、光纤合路器、三端环形器、拉锥光纤、掺铒微球、光耦合器形成环形光路，光耦合器与输出端连接。