CN101728752A - 一种波长可调谐的光纤激光器 - Google Patents

一种波长可调谐的光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波长可调谐的光纤激光器，包括半导体激光器(1)、波分复用器(2)、应力调谐装置(3)、有源谐振腔(4)和光隔离器(5)，其中，该半导体激光器(1)连接于波分复用器(2)的980端，泵浦光经波分复用器(2)的合波端进入有源谐振腔(4)，有源谐振腔(4)产生的反向激光经波分复用器(2)的1550端至光隔离器(5)后输出，有源谐振腔(4)的两端粘贴在应力调谐装置(3)内。利用本发明，克服了环境温漂带来的光纤激光器工作波长的准静态漂移，同时由于腔镜为相移光栅或者布拉格光栅，所以可采用压电陶瓷进行整体调节，克服了器件带宽对波长调节范围的限制，降低了光纤激光器波长调谐的复杂性。

Description

一种波长可调谐的光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，特别是涉及一种基于线型腔结构波长可调谐的光纤激光器。
背景技术
可调谐光纤激光器具有窄线宽，低噪声，尺寸小，与光纤兼容等优点，已广泛的用于光学测量，光纤通信和光纤传感领域。调谐方式根据工作原理分为：热调谐和机械调谐。热调谐对应的波长调节范围较大，但速度相对较慢，主要应用在测量系统中。机械调谐则相反，波长调节范围较小，但调谐速度快，广泛应用在通信和传感领域。
在机械调谐的现有技术中，有采用调节腔镜和光纤端面的耦合状态(如倾角和距离)和改变光纤长度来实现波长的调谐(掺镱可调谐光纤激光器，CN2612113，2004.04.14)。该方法具有功率大，调谐范围广等特点，但由于需要精密的光学调整架，对位移精度要求高，难以实现快速调谐的目的。
另外通过改变其中一个腔镜反射波长来实现波长的调谐(一种线性谐振腔窄线宽可调谐光纤激光器，CN1972035，2007.05.30)。前腔镜是具有高反射率、大带宽的啁啾光纤光栅，后腔镜是低反射率、小带宽的布拉格光栅，后腔镜的反射波长处在前腔镜的大带宽内，通过采用应力或者温度调谐的方法来改变后腔镜的反射波长，从而实现调谐的目的。该方法简单且具有快速调谐的能力，但由于前后腔镜为不同类型光栅，所以无法采用同一调谐装置对两腔镜同时进行调节，从而导致光纤激光器的波长调节范围受啁啾光纤光栅带宽的限制。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种波长可调谐的光纤激光器，以降低光纤激光器波长调谐的复杂性，消除腔镜带宽对波长调节范围的制约。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种波长可调谐的光纤激光器，包括半导体激光器1、波分复用器2、应力调谐装置3、有源谐振腔4和光隔离器5，其中，该半导体激光器1连接于波分复用器2的980端，泵浦光经波分复用器2的合波端进入有源谐振腔4，有源谐振腔4产生的反向激光经波分复用器2的1550端至光隔离器5后输出，有源谐振腔4的两端粘贴在应力调谐装置3内。
上述方案中，该有源谐振腔4为具有不同反射率的两个布拉格光栅构成的分布反射谐振腔，或者为有源相移光栅。
上述方案中，该应力调谐装置3具有三层结构，半导体热电致冷器31作为底板，应力调谐槽置于中间，隔热材料作为顶盖33。
上述方案中，该应力调谐槽包括应力调谐槽基座32a、压电陶瓷片32b，以及填充的用来实现温度传递的导热材料32c。
上述方案中，该半导体热电致冷器31通过外接温控电路实现恒温控制，以消除外界环境温度变化引入的光纤激光器中心波长的漂移，该半导体热电致冷器31通过导热硅胶与应力调谐槽基座32a相接触。
上述方案中，该压电陶瓷片32b采用环氧树脂胶或者机械夹持的方法固定在应力调谐槽基座32a上，通过外加驱动信号实现波长的调谐。
上述方案中，该有源谐振腔4两端固定，整体处在导热材料32c的包围之中，应力调谐槽基座32a上面采用由隔热材料制成的顶盖33进行密封。
上述方案中，该应力调谐槽基座32a采用金属铝制作而成，导热材料32c采用硅油，顶盖33采用聚四氟乙烯制作而成。
(三)有益效果
本发明提供的这种波长可调谐的光纤激光器，采用恒温控制，克服了环境温漂带来的光纤激光器工作波长的准静态漂移，同时由于腔镜为相移光栅或者布拉格光栅，所以可采用压电陶瓷进行整体调节，克服了器件带宽对波长调节范围的限制，降低了光纤激光器波长调谐的复杂性。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例和附图对本发明作一详细的描述，其中：
图1是本发明提供的波长可调谐的光纤激光器的结构示意图；
图2是本发明提供的波长可调谐的光纤激光器中应力调谐装置的结构示意图；
其中：1为半导体激光器，2为波分复用器，3为应力调谐装置，4为有源谐振腔，5为光隔离器；
31为半导体热电致冷器，32a为应力调谐槽基座，32b为压电陶瓷片，32c为填充用的导热材料，33为顶盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参照图1，图1是本发明提供的波长可调谐的光纤激光器的结构示意图，该光纤激光器包括：半导体激光器1、波分复用器2、应力调谐装置3、有源谐振腔4和光隔离器5。其中，半导体激光器1连接于波分复用器2的980端，泵浦光经波分复用器2的合波端进入有源谐振腔4，有源谐振腔4产生的反向激光经波分复用器2的1550端至光隔离器5后输出，有源谐振腔4的两端粘贴在应力调谐装置3内。
有源谐振腔4为具有不同反射率的两个布拉格光栅构成的分布反射谐振腔，或者为有源相移光栅。
应力调谐装置3具有三层结构，半导体热电致冷器31作为底板，应力调谐槽置于中间，隔热材料作为顶盖33。应力调谐槽包括应力调谐槽基座32a、压电陶瓷片32b，以及填充的用来实现温度传递的导热材料32c。
半导体热电致冷器31通过外接温控电路实现恒温控制，以消除外界环境温度变化引入的光纤激光器中心波长的漂移，该半导体热电致冷器31通过导热硅胶与应力调谐槽基座32a相接触。压电陶瓷片32b采用环氧树脂胶或者机械夹持的方法固定在应力调谐槽基座32a上，通过外加驱动信号实现波长的调谐。
该有源谐振腔4两端固定，整体处在导热材料32c的包围之中，应力调谐槽基座32a上面采用由隔热材料制成的顶盖33进行密封。
在本实施例中，半导体激光器1内置有稳频光栅，控制其发射波长在976nm附近，输出功率为200mW。有源谐振腔4采用有源相移光栅，栅区长度为4cm，相移量为π，掺铒光纤作为有源介质，相移光栅的中心波长处在C波段内，相移光栅的两端通过环氧树脂胶粘贴在应力调谐装置3内。光隔离器5用于防止反射光进入有源谐振腔，提高输出光的功率稳定性，降低激光器的相对强度噪声。
波长调谐装置为三层结构，半导体热电致冷器31作为底板，应力调谐槽基座32a和压电陶瓷片32b以及填充用的导热材料32c构成应力调谐装置的主体置于中间，隔热材料作为顶盖33。
在本实施例中，半导体热电致冷器31通过外接温控电路实现恒温控制，来消除外界环境温度变化引入的光纤激光器中心波长的漂移，半导体热电制冷器31通过导热硅胶与应力调谐槽基座32a相接触，压电陶瓷片32b可以采用环氧树脂胶或者机械夹持的方法固定在应力调谐槽基座32a上，通过外加驱动信号实现波长的调谐。有源谐振腔4两端固定，整体处在导热材料32c包围之中，应力调谐槽基座32a上面采用隔热材料制成的顶盖33进行密封。
为了保证基座32a具有良好的导热性能和导电功能，应选用金属材质，处于成本考虑可选用铝。导热材料32c采用的是硅油，它具有良好的导热性和流动性，可完全填充应力调谐槽基座32a内的空间，使得光纤激光器与空气相隔离，消除了空气扰动带来的光功率波动。选用聚四氟乙烯作为隔热材料制成顶盖33。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，包括半导体激光器(1)、波分复用器(2)、应力调谐装置(3)、有源谐振腔(4)和光隔离器(5)，其中，该半导体激光器(1)连接于波分复用器(2)的980端，泵浦光经波分复用器(2)的合波端进入有源谐振腔(4)，有源谐振腔(4)产生的反向激光经波分复用器(2)的1550端至光隔离器(5)后输出，有源谐振腔(4)的两端粘贴在应力调谐装置(3)内。
2.根据权利要求1所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该有源谐振腔(4)为具有不同反射率的两个布拉格光栅构成的分布反射谐振腔，或者为有源相移光栅。
3.根据权利要求1所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该应力调谐装置(3)具有三层结构，半导体热电致冷器(31)作为底板，应力调谐槽置于中间，隔热材料作为顶盖(33)。
4.根据权利要求3所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该应力调谐槽包括应力调谐槽基座(32a)、压电陶瓷片(32b)，以及填充的用来实现温度传递的导热材料(32c)。
5.根据权利要求4所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该半导体热电致冷器(31)通过外接温控电路实现恒温控制，以消除外界环境温度变化引入的光纤激光器中心波长的漂移，该半导体热电致冷器(31)通过导热硅胶与应力调谐槽基座(32a)相接触。
6.根据权利要求4所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该压电陶瓷片(32b)采用环氧树脂胶或者机械夹持的方法固定在应力调谐槽基座(32a)上，通过外加驱动信号实现波长的调谐。
7.根据权利要求4所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该有源谐振腔(4)两端固定，整体处在导热材料(32c)的包围之中，应力调谐槽基座(32a)上面采用由隔热材料制成的顶盖(33)进行密封。
8.根据权利要求4所述的波长可调谐的光纤激光器，其特征在于，该应力调谐槽基座(32a)采用金属铝制作而成，导热材料(32c)采用硅油，顶盖(33)采用聚四氟乙烯制作而成。
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