[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

说明书

本发明公开了一种基于二维有源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、波分复用器和谐振腔，所述谐振腔由二维有源π相移光纤光栅构成，所述二维有源π相移光纤光栅包括纤芯，所述纤芯包括两个以上子有源π相移光纤光栅，各子有源π相移光纤光栅与纤芯中心轴平行，各子有源π相移光纤光栅互不重叠且不共线。本发明具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种基于二维有源π相移光纤光栅的多波长光纤激光器。

背景技术

在光纤通信和光纤传感领域，波分复用是系统最常见的复用方式之一，这种复用方式要求系统光源具有多个激光波长输出。通常，获得多波长激光输出最直接的方法是将几个具有不同波长的单波长激光器进行简单组合。但随着系统通信容量增加，网络规模变大，仅靠简单地增加单波长激光器数量会导致系统成本增高、功耗增加、复杂度增大等一系列问题。因此，发展结构简单的紧凑型多波长激光器成为必然趋势。

在众多激光器中，光纤激光器具有光束质量好、耦合效率高、易于集成、体积小、输出控制方便、插损小等优势，特别适用于光纤通信及光纤传感网络。多波长光纤激光器的工作原理与其实现方案有关，主要有以下几种实现方式：

1)通过构造多激光谐振腔实现多波长输出；

2)利用腔内梳状滤波装置实现多波长输出；

3)利用选择性反馈器件，如多级光栅串并联实现多波长选择输出；

4)利用光纤中传导模式差异和偏振态的变化实现多波长输出。

总的来说，首先要求增益介质能够实现在宽频带上的激光增益，这是实现宽频带上多波长光纤激光器的基础；其次采用不同的装置实现对多个波长的选择性振荡激射，这是实现多波长光纤激光器的关键。

目前，见诸报道的多波长光纤激光器多是基于掺铒光纤的环形腔激光器。由于环形腔较长，导致激光器纵模间隔很小，常常会出现多纵模振荡输出和模式跳变现象，严重影响激光器性能。为了抑制跳模，环形腔光纤激光器通常结构比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、体积小、成本低的基于二维有源π相移光纤光栅的多波长光纤激光器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

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、波分复用器和谐振腔，所述谐振腔由二维有源π相移光纤光栅构成，所述二维有源π相移光纤光栅包括纤芯，所述纤芯包括两个以上子有源π相移光纤光栅，各子有源π相移光纤光栅与纤芯中心轴平行，各子有源π相移光纤光栅互不重叠且不共线。

各所述子有源π相移光纤光栅的折射率不同。

所述子有源π相移光纤光栅的纵模频率为：

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相移光纤光栅的数量。

所述二维有源π相移光纤光栅的光栅栅区为稀土离子掺杂光纤。

所述稀土离子掺杂光纤为掺铒光纤。

所述子有源π相移光纤光栅集成在纤芯的同一段光栅栅区。

所述多波长光纤激光器还包括隔离器和激光输出端口，所述隔离器连接于波分复用器和激光输出端口之间。

所述谐振腔为线性腔。

所述二维有源π相移光纤光栅的刻写包括以下步骤: