[发明专利]基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器及其设计方法

权利要求书

1.一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器，其特征在于，包括增益光纤和连接在所述增益光纤两端的第一单模光纤和第一单模光纤，所述第一单模光纤的纤芯处刻有第一复合光纤光栅，所述第二单模光纤的纤芯处刻有第二复合光纤光栅，所述第一复合光纤光栅和第二复合光纤光栅组合成光纤光栅对，形成激光器反馈腔镜。

2.根据权利要求1所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤的纤芯中掺杂有量子点。

3.根据权利要求1所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器，其特征在于，所述量子点为经过Q频移处理的量子点；所述量子点具有不同颗粒度。

4.根据权利要求1所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器，其特征在于，所述第一复合光纤光栅中具有不同周期的光纤光栅。

5.根据权利要求1所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器，其特征在于，所述第二复合光纤光栅中具有不同周期的光纤光栅。

6.一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器的设计方法，其特征在于，包括：

根据所需激光输出波长要求，选择不同颗粒度量子点掺杂的光纤作为增益光纤，保证增益带宽覆盖输出波长所在的波段；

根据输出功率P和激光器运转纵模间隔Δυ要求，确定增益光纤长度L，并将增益光纤两端分别熔接上第一单模光纤和第二单模光纤；

根据激光输出波长，在第一单模光纤和第二单模光纤上刻写相对应的不同谐振波长的光纤光栅对FBGP_k，其中k为正整数，形成激光器反馈腔镜，最终完成多波长光纤激光器设计。

7.根据权利要求6所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器的设计方法，其特征在于，所述不同颗粒度量子点指经过Q频移处理过的量子点。

8.根据权利要求6所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器的设计方法，其特征在于，光纤的输出功率P∝L，且纵模间隔Δυ表达式如下：

其中c是光速，n是激光在光纤中传输有效折射率，L_eff是光纤光栅对引入的等效腔长。结合功率输出功率P和激光器运转纵模间隔Δυ要求，确定增益光纤长度L，需满足输出功率PP_out和纵模输出Δυυ_FBG单纵模或Δυυ_FBG多纵模要求，其中，P_out为激光器输出功率指标，υ_FBG为上述光纤光栅对的带宽。

9.根据权利要求6所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器的设计方法，其特征在于，所述光纤光栅对FBGP_k，其谐振波长λ_k匹配激光器所需输出的波长λ_i，即λ_k＝λ_i，k＝i。

10.根据权利要求6所述的一种基于多粒度量子点掺杂的多波长光纤激光器的设计方法，其特征在于，所述光纤光栅对FBGP_k的制作过程如下：

利用旋转夹具固定上述熔接好的光纤样品，采用超快飞秒激光，聚焦在纤芯上部，在第一单模光纤和第二单模光纤上分别制备高低反射率的光纤光栅，形成一对光纤光栅对FBGP₁；光纤夹具旋转角度，再在第一单模光纤和第二单模光纤上分别制备高低反射率的光纤光栅，形成光纤光栅对FBGP₂；依次按上述过程制备完成光纤光栅对FBGP_k。