CN100446358C - 一种线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器，它包括：第一光纤型梳状反射器(1)、第二光纤型梳状反射器(2)、稀土掺杂光纤(3)、半导体激光器(4)、波分复用器(5)和激光输出端(6)；在两个光纤型梳状反射器中至少有一个具有偏振相关反射谱，且至少有一个是可调谐的。波分复用器的信号输入端接第一光纤型梳状反射器，泵浦输入端接半导体激光器，输出端接稀土掺杂光纤，稀土掺杂光纤再接第二光纤型梳状反射器的反射端，透射端为激光输出端。通过改变可调谐光纤型梳状反射器的反射峰位置实现可调谐单频单偏振激光输出。本发明结构简单、易于制造、能实现整个掺杂光纤增益谱上的大范围波长调谐，可广泛用于光纤技术的各个领域。

Description

一种线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种可调谐光纤激光器，特别是由可调谐多波长梳状反射器与掺稀土元素光纤构成线形激光谐振腔的大范围波长可调谐单频单偏振光纤激光器。
背景技术
大范围波长可调谐单频单偏振激光器在大容量长距离光纤通信系统、光纤和光电子器件与系统测量、以及光纤传感等领域具有广阔的应用前景。尤其是光纤型激光器，由于其与光纤系统完全匹配，没有光耦合问题，与传统的半导体激光器相比具有独特的优点。目前用于实现波长可调谐单频单偏振激光输出的光纤激光器技术方案主要有：(a)由多个光纤光栅在几个特定波长上提供光反馈，结合腔内可调滤波器实现可调谐激光输出的环形腔可调谐光纤激光器(IEEE Photonics Technology Letters，17(7)，pp.1387-1389，2005)；(b)用可调谐光纤光栅提供光反馈，腔内采用光纤偏振器进行偏振态控制的环形腔可调谐光纤激光器(发明专利，申请号：200310122025.0)；(c)由可调谐光纤光栅提供光反馈，结合腔内滤波器实现可调谐激光输出的环形腔可调谐光纤激光器(实用新型专利，申请号：03277023.5)；(d)在环形腔内加入大范围可调谐滤波器和光纤偏振器实现可调谐单频单偏振激光输出的可调谐光纤激光器(IEEE Photonics Technology Letters，2(11)，pp.787-789，1990)等。其中(a)所述激光器只能在光纤光栅所对应的少数几个波长上实现激光波长的切换。(b)和(c)则受到光纤光栅调谐范围的限制，仅可实现在几个纳米上的波长调谐。(d)虽然能够实现在整个增益谱内的大范围波长调谐，但大范围可调谐窄带滤波器本身的制作难度与成本均很高，限制了这种可调谐光纤激光器的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对可调谐单频单偏振光纤激光器领域所存在的上述问题，提供一种大范围波长可调谐、工艺简单、成本低廉、性能稳定且易于工业化生产的单频单偏振环形腔光纤激光器。
本发明的技术方案是该激光器包括：第一光纤型梳状反射器、第二光纤型梳状反射器、稀土掺杂光纤、半导体激光器、波分复用器和激光输出端；在第一和第二光纤型梳状反射器中至少有一个是偏振相关光纤型梳状反射器，且至少有一个光纤型梳状反射器是可调谐的。第一和第二光纤型梳状反射器具有不同的反射峰波长间隔。所发明的线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器各部件间的连接方式是：第一光纤型梳状反射器的反射端与波分复用器的信号光输入端相连，半导体激光器与波分复用器的泵浦光输入端相连，波分复用器的输出端与稀土掺杂光纤的一端相连，稀土掺杂光纤的另一端接第二光纤型梳状反射器的反射端，构成线形激光谐振腔，第二光纤型梳状反射器的透射端为激光输出端。所述的光纤型梳状反射器是指具有固定或可调谐的多波长梳状反射谱的光纤器件，所述的偏振相关光纤型梳状滤波器是指对不同输入偏振光具有不同梳状反射谱的光纤器件。通过对可调谐梳状反射器的反射谱进行调谐，使得在希望获得激光输出的波长位置上两光纤型梳状反射器对于特定的线偏振光的反射峰发生重合，而在其它波长上两反射器的反射峰均不发生重合，实现可调谐单频单偏振激光输出。其显著特点在于，两个光纤型反射器均具有梳状反射谱，因此，只需对可调谐光纤型梳状反射器的反射谱进行小范围调节即可实现激光器输出波长的大范围调谐，大大降低了器件的制作难度与制作成本，易于进行工业化生产。
所述的第一和第二光纤型梳状反射器是：(a)光纤型法布里-泊罗梳状反射器、(b)光纤型法布里-泊罗可调谐梳状反射器、(c)在普通光纤上制作的取样光纤光栅梳状反射器、
(d)在双折射光纤上制作的偏振相关取样光纤光栅梳状反射器、(e)取样光纤光栅可调谐梳状反射器、(f)高双折射光纤Sagnac环型梳状反射器、(g)高双折射光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器、(h)光纤麦克尔逊干涉仪型梳状反射器或(i)光纤型梳状反射器的反射端与光纤偏振器相接构成的偏振相关光纤型梳状反射器。
与已有技术方案相比，本发明具有的有益效果：器件结构简单、易于制作、成本低廉、可在稀土掺杂光纤的整个增益谱范围内获得稳定的可调谐单频单偏振激光输出。
附图说明
图1线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器基本组成结构图
图2线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器的具体实施方式一
图3线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器的具体实施方式二
图4光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器的反射谱(细实线)与光纤Sagnac环型偏振相关梳状反射器的反射谱(粗实线)
图5由光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器与光纤Sagnac环型偏振相关梳状反射器组成的线形腔可调谐光纤激光器的输出谱
其中：1.第一光纤型梳状反射器；2.第二光纤型梳状反射器；3.稀土掺杂光纤；4.半导体激光器；5.波分复用器；6.激光输出端。
具体实施方式
图2和图3是本发明的两种具体实施方式。
实施方式一，见图2。
第一光纤型梳状反射器1选用偏振无关的高双折射光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器，第二光纤型梳状反射器2选用由光纤偏振器与高双折射光纤Sagnac环组成的不可调谐光纤型偏振相关梳状反射器；所构成的线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器的连接方式：第一光纤型梳状反射器1的反射端与波分复用器5的信号光输入端相连，半导体激光器4与波分复用器5的泵浦光输入端相连，波分复用器5的输出端与稀土掺杂光纤3的一端相连，稀土掺杂光纤3的另一端接第二光纤型梳状反射器2的反射端，构成线形激光谐振腔，第二光纤型梳状反射器2的透射端为激光输出端。
实施方式二，见图3。所构成的线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器与实施方式一的区别是：第一光纤型梳状反射器1选用不可调谐且偏振无关的高双折射光纤Sagnac环型梳状反射器，第二光纤型梳状反射器2选用在双折射光纤上制作的偏振相关可调谐取样光纤光栅梳状反射器。
下面以实施方式一的线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器为例对本发明实现可调谐单频单偏振激光输出的具体过程作进一步说明。激光器中的稀土掺杂光纤为掺铒光纤。图4所示为经调谐后偏振无关高双折射光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器1的反射谱(细实线)以及不可调谐高双折射光纤Sagnac环型偏振相关梳状反射器2的反射谱(粗实线)，两光纤型梳状反射器的反射峰在1549.2nm处发生重合，而在其它波长上均不发生重合，因此在该波长上激光器具有最低的腔损耗和激光阈值。由于激光模式之间的竞争，其它波长上的光模式均被抑制，从而获得单频激光输出。图6为与图5的反射谱所对应的激光输出谱。通过调谐偏振无关光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器1使其反射谱与不可调谐高双折射光纤Sagnac环型偏振相关梳状反射器2的反射谱在其它波长上出现峰值重迭，激光器将在该波长位置上获得激光输出，实现激光波长的调谐。

Claims (2)

1.一种线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器，该激光器包括：第一光纤型反射器，第二光纤型反射器，稀土掺杂光纤，半导体激光器，波分复用器，激光输出端；其特征是：所述的第一光纤型反射器(1)和第二光纤型反射器(2)均为光纤型梳状反射器；在第一光纤型梳状反射器(1)和第二光纤型梳状反射器(2)中至少有一个是偏振相关光纤型梳状反射器，且至少有一个光纤型梳状反射器是可调谐的；通过对可调谐光纤型梳状反射器的反射谱进行调谐，实现可调谐单频单偏振激光输出。
2.根据权利要求1所述的一种线形腔可调谐单频单偏振光纤激光器，其特征是：所述的第一光纤型梳状反射器(1)是：(a)光纤型法布里-泊罗梳状反射器、(b)光纤型法布里-泊罗可调谐梳状反射器、(c)在普通光纤上制作的取样光纤光栅梳状反射器、(d)在双折射光纤上制作的偏振相关取样光纤光栅梳状反射器、(e)取样光纤光栅可调谐梳状反射器、(f)高双折射光纤Sagnac环型梳状反射器、(g)高双折射光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器、(h)光纤麦克尔逊干涉仪型梳状反射器或(i)光纤型梳状反射器的反射端与光纤偏振器相接构成的偏振相关光纤型梳状反射器；所述的第二光纤型梳状反射器(2)是：(a)光纤型法布里-泊罗梳状反射器、(b)光纤型法布里-泊罗可调谐梳状反射器、(c)在普通光纤上制作的取样光纤光栅梳状反射器、(d)在双折射光纤上制作的偏振相关取样光纤光栅梳状反射器、(e)取样光纤光栅可调谐梳状反射器、(f)高双折射光纤Sagnac环型梳状反射器、(g)高双折射光纤Sagnac环型可调谐梳状反射器、(h)光纤麦克尔逊干涉仪型梳状反射器或(i)光纤型梳状反射器的反射端与光纤偏振器相接构成的偏振相关光纤型梳状反射器。
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取样光栅的反射谱特性及其应用. 王燕，叶志清.现代有线传输，第2期. 2004
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