[发明专利]一种基于光纤环形器的多功能光纤器件

说明书

本发明提出了一种基于光纤环形器的多功能光纤器件，具有如光谱可调谐带通滤波、端面反射、泵浦注入、光纤预放大器、超短脉冲时域展宽、温度或应力测量等多功能，该器件包含主体为光纤环形器，可选附件为反馈器件、泵浦二极管、增益光纤等。本发明通过改变连接到光纤环形器端口2的附件来实现不同的功能，如光谱可调谐带通滤波、端面反射、泵浦注入、激光功率放大、温度或应力测量等。本发明具有全光纤结构且结构紧凑，具有功能多样性和可拓展性等优点，可广泛应用于超快光学领域中光谱可调谐带通滤波、脉冲时域展宽或光纤传感领域中应力或温度的测量。

技术领域

本发明属于光纤器件技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于光纤环形器的多功能光纤器件。

背景技术

目前纳秒光纤激光器由于全光纤结构带来的高可靠性、稳定性和光束质量在材料加工和非线性频率转换领域得到了大量应用，具有巨大的学术和经济价值。

通常的纳秒光纤激光系统多采用主振荡功率放大结构，从毫瓦量级的种子激光开始放大，激光功率放大初期要使得激光获得高增益，在此过程中很容易造成自发辐射放大，自发辐射放大光谱较宽，需要对这些杂散光进行光谱滤除，种子光与放大器、放大器与放大器之间需要光纤隔离器来避免后向反射光对前级激光系统的影响，同时由于各光纤器件，如光纤带通滤波器、光纤隔离器等器件的尾纤以及激光在常规光纤放大器中的增益光纤处单通放大，导致整个光纤激光系统从种子光至最后一级光纤放大器的光纤总长度过长进而导致如受激拉曼散射等非线性效应，造成激光功率向长波长进行转移，降低激光的转换效率，阻碍激光功率的进一步提升。

发明内容

为了解决光纤激光系统中结构冗余造成的非线性效应等限制激光功率提升的问题，本发明提出了一种基于光纤环形器的多功能光纤器件，以光纤环形器为(1)主体，可选附件，如反馈器件(2)、增益光纤(4)、泵浦二极管(3)等，光纤环形器(1)为单向光纤器件，激光从端口1输入则从端口2输出，从端口2输入则从端口3输出，在光纤环形器(1)端口2连接各附件以实现不同的功能，如光谱可调谐带通滤波、端面反射、泵浦注入、光纤放大器、时域脉冲展宽、应力或温度测量等功能。

所述的光谱可调谐带通滤波是通过具有窄带反射特性的反馈器件(2)连接在光纤环形器(1)端口2对宽谱激光的选择性反射实现的。

所述的端面反射是通过具有窄带反射特性的反馈器件(2)连接在光纤环形器(1)端口2对波长匹配的窄谱激光的反射实现的。

所述的光纤放大器是通过光纤环形器(1)端口2与增益光纤(4)、反馈器件(2)、泵浦二极管(3)顺次连接，反馈器件(2)对泵浦光透射后被增益光纤(4)吸收，激光从端口2输出后通过增益光纤(4)实现第一次功率放大，到达反馈器件(2)处被反射，再次通过增益光纤(4)实现第二次放大，随后从端口2输入从端口3输出。

所述的时域脉冲展宽是通过光纤环形器(1)端口2与啁啾光纤光栅连接，超短脉冲中不同波长激光在啁啾光纤光栅不同位置反射来实现时域上的展宽。

所述的应力或温度测量是通过光纤环形器(1)端口2与反馈器件连接，反馈器件的周期性折射率结构对应力和温度敏感，通过测量输入激光与输出激光中心波长的差异，来实现应力或温度的测量。

本发明提出一种基于光纤环形器的多功能光纤器件，光纤环形器(1)为主体，可选附件为反馈器件(2)、增益光纤(4)、泵浦二极管(3)，可通过不同附件与光纤环形器(1)端口2的连接以实现不同的功能，如端面反射、光谱可调谐滤波、光纤放大器，其优点在于，可以在同一端口更换不同附件实现不同功能，避免系统冗余；可以缩短超短脉冲放大过程中光纤总体长度，避免光纤中的非线性效应，使得激光功率进一步提升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1表示光纤环形器和各可选附件，主体为光纤环形器(1)，可选附件包括反馈器件(2)、泵浦二极管(3)、增益光纤(4)。