[发明专利]基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器及方法

权利要求书

1.基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述激光器激励光源的输出端经第一光纤与一分二光功率分配器的输入端相连；所述光功率分配器的其中一个输出端经第二光纤与锥光纤耦合器相接，另一输出端经第三光纤与可变光衰减器相接；所述可变光衰减器可对第三光纤传输的光功率进行调整，形成用于加热带柄微球的加热光，并把加热光经第五光纤输出至带柄微球的球柄处；第二光纤传输的激励光通过双锥光纤耦合入带柄微球的微球赤道区域，形成回廊模来泵浦该稀土离子掺杂微球产生窄线宽单模或多模激光；经球柄传入微球的加热光在微球的球冠膜层会聚，被膜层吸收使微球因升温而改变折射率及谐振波长，对微球产生激光的波长进行调谐，因光-热-光效应调谐后的微球回廊激光经第四光纤输出。

2.根据权利要求1所述的基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述带柄微球的球部为球冠镀膜的稀土离子掺杂微球，球柄用于对微球进行移动操作、固定以及加热光传输。

3.根据权利要求2所述的基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述激励光源为微球激光器的泵浦源，以及用于加热带柄微球球部的光源；所述第二光纤的末端以低损耗连接方式与双锥光纤始端相连以传输泵浦光；所述双锥光纤与微球赤道面相切耦合，将泵浦光耦合入微球形成回廊模，以激励微球产生的激光。

4.根据权利要求3所述的基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述球冠镀膜稀土离子掺杂微球的球部本体为采用溶胶--凝胶法在SiO₂微球外包覆一层掺有稀土离子的SiO₂膜层的微球，用于产生窄线宽单模或多模激光；所述球部本体的球冠镀膜为金属膜或介质膜，用于吸收从球柄导入通过微球会聚于球冠的光，并吸收光转换为热，球冠处的热传递到整个微球而使其折射率改变，进而使微球的谐振波长改变，以调谐输出激光波长。

5.根据权利要求3所述的基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述带柄微球的球柄经尾纤与第五光纤相连；第四光纤的始端与微球处的双锥光纤相连，末端为可调谐激光的输出口。

6.根据权利要求5所述的基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器，其特征在于：所述第一光纤、第二光纤、第三光纤、第四光纤和第五光纤均为标准通信石英光纤、塑料光纤或尼龙光纤；所述激励光源为放大的受激辐射光源ASE、LED或激光光源。

7.基于球冠镀膜球柄注光加热的可调谐微球激光器的激光输出波长调节方法，其特征在于：所述可变光衰减器通过改变第五光纤中加热光的光功率，来调整带柄微球的光-热-光效应强度，使激光器的激光输出波长发生不同量的改变；加热光的不同光功率，对应激光器的不同输出激光波长；具体为：

激励光源发出的光经第一光纤传至一分二光功率分配器并分为两路，一路作为泵浦光经第二光纤传至双锥光纤，泵浦光以倏逝波形式耦合进球冠镀膜稀土离子掺杂微球腔中，经其泵浦微球腔中的稀土离子电子跃迁产生单模激光或多模激光，另一路作为控制光经第三光纤传至可变光衰减器，通过可变光衰减器控制经由第五光纤传至微球腔球柄的光功率，利用球冠镀膜层吸收光产生的光-热-光效应，随着第五光纤中的光功率增大，微球腔产生的单模激光或多模激光的波长向长波长方向移动，从而实现微球输出激光波长的调谐。