[发明专利]一种基于二维有源π相移光纤光栅的多波长光纤激光器

权利要求书

1.一种基于二维有源π相移光纤光栅的多波长光纤激光器，包括依次串联的泵浦源(1)、波分复用器(2)和谐振腔，其特征在于：所述谐振腔由二维有源π相移光纤光栅(3)构成，所述二维有源π相移光纤光栅(3)包括纤芯(31)，所述纤芯(31)包括两个以上子有源π相移光纤光栅(311)，各子有源π相移光纤光栅(311)与纤芯(31)中心轴平行，各子有源π相移光纤光栅(311)互不重叠且不共线。

2.根据权利要求1所述的多波长光纤激光器，其特征在于：各所述子有源π相移光纤光栅(311)的折射率不同。

3.根据权利要求2所述多波长光纤激光器，其特征在于：所述子有源π相移光纤光栅(311)的纵模频率为：

其中，n_k表示第k个子有源π相移光纤光栅(311)的折射率，q表示纵模的模序数，c表示真空中的光速，L_k为第k个子有源π相移光纤光栅(311)构成的谐振腔的腔长，1≤k≤m，k为正整数，m为子有源π相移光纤光栅(311)的数量。

4.根据权利要求2所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述二维有源π相移光纤光栅(3)的光栅栅区为稀土离子掺杂光纤。

5.根据权利要求2所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述子有源π相移光纤光栅(311)集成在纤芯(31)的同一段光栅栅区。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述多波长光纤激光器还包括隔离器(4)和激光输出端口(5)，所述隔离器(4)连接于波分复用器(2)和激光输出端口(5)之间。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述谐振腔为线性腔。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述二维有源π相移光纤光栅(3)的刻写包括以下步骤：

S1、二维相位掩膜板(13)的制备：制作具有二维编码结构的二维相位掩膜板(13)，所述二维相位掩膜板(13)沿宽度方向依次间隔设有两个以上周期性结构(131)，所述周期性结构(131)与子有源π相移光纤光栅(311)一一对应；

S2、刻写装置的搭建：将待刻写有源稀土离子掺杂光纤表面去除涂覆层，使用夹具系统夹持光纤，夹具系统通过位移系统调节光纤的水平度和垂直度，分别在光纤两侧安装二维相位掩膜板(13)和表面涂敷有荧光物质的基底(14)，二维相位掩膜板(13)紧贴光纤并靠近准分子激光器(6 )一侧方向设置，基底(14)与光纤间隔并远离准分子激光器(6 )一侧方向设置；

S3、刻写光斑和纤芯(31)的对准：打开准分子激光器(6 )输出激光，激光经过整形光路的调整照射在二维相位掩膜板(13)上形成刻写光斑，在基底(14)上形成远场衍射条纹，观测远场衍射条纹，当光纤轴线和二维相位掩膜板(13)的间隔线(132)存在夹角α时，调节位移系统使光纤轴线和二维相位掩膜板(13)的间隔线(132)的平行；

S4、打开宽谱光源(16)和光谱仪(15)，光谱仪(15)检测光谱输出透射光谱，根据透射光谱，实时微调光纤的水平角和上下位置，改变各周期性结构(131)在纤芯(31)上的分布直至各周期性结构(131)在纤芯(31)上均匀分布；

S5、监测透射光谱变化按预设需求控制刻写时间，对光纤进行刻写，获得二维单芯光纤光栅。

9.根据权利要求8所述的多波长光纤激光器，其特征在于：所述步骤S4中，当透射光谱中波长对应的凹陷下降程度不相等，且前一个凹陷下降程度大于后一个凹陷下降程度，向下微调光纤直至透射光谱中不同波长对应的凹陷下降程度相等或对称，否则，向上微调光纤直至透射光谱中不同波长对应的凹陷下降程度相等或对称。