線型腔光纖激光器制造技術

本發明專利技術提供了一種線型腔光纖激光器，包括：泵浦激光器，用于產生泵浦激光；光熱光源，用于產生加熱光；信號發生器，用于產生控制信號；強度調制器，用于依照控制信號對加熱光進行強度調制；合波器，用于將泵浦激光和進行強度調制后的加熱光合波；有源諧振腔，用于利用泵浦激光泵浦產生與其有源區折射率和/或周期長度相關的激發激光，其中，該折射率和/或周期長度受加熱光的加熱作用調制；波分復用器，與有源諧振腔相連接，用于對有源諧振腔射出的光進行波分復用，其中，激發激光從其第一波長端輸出。本發明專利技術的方法避免了現有技術中線型腔光纖激光器的激光輸出功率波動問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光器
，尤其涉及一種線型腔光纖激光器。
技術介紹
可調諧光纖激光器具有窄線寬，低噪聲，尺寸小，與光纖兼容等優點，不僅可用作光纖干涉傳感系統(OFDR，B-0TDR)等長距離監測的光源、激光指示、軍事測距和多普勒激光雷達中的種子激光源，還可應用于如氣體傳感、振動傳感、周界安全等。可調諧光纖激光器結合其他光學元器件，已實現了長達95Km的分布式測量。其中，采用光纖光柵作為選頻器件的線性腔光纖激光器(如DBR型和DFB型)結構短小緊湊，輸出線寬窄，相干長度大，是 當前研究的重點。窄線寬可調諧光纖激光器可滿足干涉式水聽器對光源的要求，相比半導體激光器最大的優勢其是調制幅度不隨調制頻率的升高而變化，具有高度的功率穩定性。圍繞線型腔光纖激光器的波長調諧方法有機械調諧法、電磁調諧法、熱調諧法、壓電調諧法等。具體的機械拉壓法是最簡單易行的方法，將光纖光柵一端固定，另外一端施加壓力或者拉力，引起光纖光柵波長的漂移；結合機械結構，如懸臂梁結構、雙端簡支梁等，實現對光纖光柵更大范圍的拉壓作用。但該方法難以實現高精度、快速的調諧，且機械穩定性和重復性嚴格限制其實用。電磁調諧法是將光纖光柵(Fiber Gragg Grating, FBG)跟磁致伸縮材料材料I禹合到一起，磁致伸縮材料在磁(電)場作用下在光纖軸向方向產生應變，由于其調制幅度過小，限制其發展(I)磁致伸縮材料在使用中，容易受到電磁信號的干擾而破壞光纖傳感先天的抗干擾特性；(2)較大的調制電流對系統要求高，不易實現；大電流會引起螺旋管中大量發熱，不能準確控制波長的穩定性。壓電陶瓷法是當前商用技術，利用壓電陶瓷的電致伸縮效應，將固定在PZT上的光纖光柵施加應力調制。美國NPPhotonics公司的光纖激光器的調諧方式采用熱調諧和壓電陶瓷調諧組合的形式。熱調諧速度慢，調諧范圍大約O. 8nm ;壓電陶瓷調諧速度快達ΙΟΟΚΗζ，波長調諧幅度為20pm，但調諧電壓過高(高達200V)。熱(溫度)調諧法利用熱膨脹系數較大的材料作為敏感元件，將溫度的變化轉化為在光纖光柵軸向應變，進而建立FBG的波長與溫度變化的對應關系，最后實現波長大范圍調諧。最常見的線型腔光纖激光器如圖I所示。該線型腔光纖激光器包括半導體激光器10，有源諧振腔20，半導體激光器驅動電源101，信號發生器102。其中，半導體激光器10的出光端連接于有源諧振腔20，為有源諧振腔20提供泵浦光，其前端連接半導體激光器驅動電源101。具體實現方法是利用信號發生器102改變半導體激光器驅動電源101的電流大小，實現系統的靜態調諧；利用信號發生器102調制半導體激光器驅動電源101的輸出功率，實現系統的動態調諧。現有技術的上述線型腔光纖激光器雖然在一定程度上降低了光纖激光器波長調諧系統的復雜性，實現了動態調諧，但是難以避免由系統泵浦源自調節造成的激光輸出功率波動問題。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題為解決上述的一個或多個問題，本專利技術提供了一種線型腔光纖激光器，以避免由系統泵浦源自調節造成的激光輸出功率波動問題。( 二 )技術方案根據本專利技術的一個方面，提供了一種線型腔光纖激光器。該線型腔光纖激光器包括泵浦激光器，用于產生泵浦激光；光熱光源，用于產生加熱光；信號發生器，用于產生控制信號；強度調制器，其控制端與信號發生器相連接，其輸入端與光熱光源相連接，用于依照控制信號對加熱光進行強度調制；合波器，其第一波長輸入端連接至半導體激光器，其第二波長輸入端連接至強度調制器，用于將泵浦激光和進行強度調制后的加熱光合波；有源諧振腔，其輸入端與合波器相連接，用于利用泵浦激光泵浦產生與其有源區折射率和/或周期長度相關的激發激光，其中，該折射率和/或周期長度受加熱光的加熱作用調制；波分 復用器，與有源諧振腔相連接，用于對有源諧振腔射出的光進行波分復用，其中，激發激光從其第一波長端輸出。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本專利技術線型腔光纖激光器具有以下有益效果(I)引入光熱光源11，通過強度調制器111實現對光熱光源11輸出功率的調諧，進而實現對光纖激光器有源諧振腔20受光強度的調諧，諧振腔20吸收光而發熱，通過諧振腔20溫度的變化最終實現對輸出激光波長的調諧，該方法通過將泵浦光源10和熱光源11的分離，避免了現有技術中激光輸出功率波動問題，在該系統中采用控制激光器溫度的方法，確保激光器輸出功率的穩定性，保證了光纖激光器波長的快速大范圍動態調諧；(2)系統泵浦源10與光熱調諧光源11相互獨立，互不影響，而從根本上解決了激光輸出功率波動的問題。附圖說明圖I為現有技術線型腔光纖激光器的結構示意圖；圖2為根據本專利技術實施例的線型腔光纖激光器的結構示意圖。主要元件符號說明10-半導體激光器； 20-有源諧振腔；30-合波器；101-半導體激光器驅動電源；102-信號發生器； 11-光熱光源；111-強度調制器； 31-波分復用器。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。本專利技術針對自身系統泵浦源調諧方案中存在的問題，在傳統的光纖激光器系統中引入光熱光源11，不但能夠實現自身系統泵浦源調諧方案的全部功能，而且通過將泵浦光源10和熱光源11分離的方式，從根本上解決了熱光調諧造成的激光輸出功率波動問題。在本專利技術的一個示例性實施例中，提供了一種線型腔光纖激光器。如圖2所示，該線型腔光纖激光器泵浦激光器10，用于產生泵浦激光；光熱光源11，用于產生其波長不同于泵浦激光的加熱光；信號發生器102，用于產生控制信號；強度調制器111，其控制端與信號發生器102相連接，其輸入端與光熱光源11相連接，用于依照控制信號對加熱光進行強度調制；合波器30，其第一波長輸入端連接至半導體激光器10，其第二波長輸入端連接至強度調制器111，用于將泵浦激光和進行強度調制后的加熱光合波；有源諧振腔20，其輸入端與合波器30相連接，用于利用泵浦激光泵浦產生與其有源區折射率和/或周期長度相關的激發激光，其中，該折射率和/或周期長度受加熱光的加熱作用調制；波分復用器31，與有源諧振腔20相連接，用于對有源諧振腔射出的光進行波分復用，其中，激發激光從其第一波長端輸出。本實施例中，有源諧振腔20可以吸收光熱光源11發出的光，并轉化成熱量，造成有源腔溫度隨光熱光源11的輸出功率和頻率而快速變化。溫度的變化又能引起光纖激光器有源區FBG的折射率和周期長度的改變，FBG纖芯折射率和周期長度的改變最終引起諧振波長的變化，滿足以下關系·A=2ncoreA (I)其中，λ為FBG的諧振波長；neOTe為纖芯折射率；Λ為FBG周期長度。總的來說，就是要建立光熱光源11輸出光與激光器輸出波長之間的對應關系，通過改變光熱光源11的輸出功率和頻率，最終實現對激光波長的光熱調諧。對于圖2所示的泵浦光源和光熱光源光熱光源可以為激光光源或者汞燈等，其波長可以為不同于泵浦激光的其他波長，所選波長主要由有源區材料對該波段的吸收效率決定，原則上吸收效率越高越好；功率也應盡可能的高，但受到光纖激光器損傷閾值的限制。在利用本專利技術所制備的一線型腔光纖激光器中，泵浦光源的發射波長為980nm，光熱光源的發射波長為1064nm,最大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種線型腔光纖激光器，其特征在于，包括：泵浦激光器，用于產生泵浦激光；光熱光源，用于產生加熱光；信號發生器，用于產生控制信號；強度調制器，其控制端與所述信號發生器相連接，其輸入端與所述光熱光源相連接，用于依照所述控制信號對所述加熱光進行強度調制；合波器，其第一波長輸入端連接至所述半導體激光器，其第二波長輸入端連接至所述強度調制器，用于將所述泵浦激光和所述進行強度調制后的加熱光合波；有源諧振腔，其輸入端與所述合波器相連接，用于利用所述泵浦激光泵浦產生與其有源區折射率和/或周期長度相關的激發激光，其中，該折射率和/或周期長度受所述加熱光的加熱作用調制；波分復用器，與所述有源諧振腔相連接，用于對有源諧振腔射出的光進行波分復用，其中，所述激發激光從其第一波長端輸出。

【技術特征摘要】
1.一種線型腔光纖激光器，其特征在于，包括 泵浦激光器，用于產生泵浦激光； 光熱光源，用于產生加熱光； 信號發生器，用于產生控制信號； 強度調制器，其控制端與所述信號發生器相連接，其輸入端與所述光熱光源相連接，用于依照所述控制信號對所述加熱光進行強度調制； 合波器，其第一波長輸入端連接至所述半導體激光器，其第二波長輸入端連接至所述強度調制器，用于將所述泵浦激光和所述進行強度調制后的加熱光合波； 有源諧振腔，其輸入端與所述合波器相連接，用于利用所述泵浦激光泵浦產生與其有源區折射率和/或周期長度相關的激發激光，其中，該折射率和/或周期長度受所述加熱光的加熱作用調制； 波分復用器，與所述有源諧振腔相連接，用于對有源諧振腔射出的光進行波分復用，其中，所述激發激光從其第一波長端輸出。2.根據權利要求I所述的線型腔光纖激光器，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王永杰，李芳，劉育梁，趙強，戴興，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發明
國別省市：