CN102185239A - 单纤多波长光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

一种单纤多波长光纤激光器，包括：一半导体激光器；多个有源相移光纤光栅，该多个有源相移光纤光栅相互串接，该串接的多个有源相移光纤光栅的一端与半导体激光器的输出端连接；一具有波长选择性的光隔离器，该具有波长选择性的光隔离器的输入端与相互串接的多个有源相移光纤光栅的另一端连接；一有源光纤，该有源光纤的一端与具有波长选择性的光隔离器的输出端连接；一普通光隔离器，该普通光隔离器的输入端与有源光纤的另一端连接。

Description

单纤多波长光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器领域，特别涉及一种单纤多波长光纤激光器。
技术背景
多波长光纤激光器具有与光纤及光纤器件兼容、窄线宽、噪声低、光束质量好等优点，在光纤通信、光纤传感和高分辨率光学测试等领域有着重要的应用。随着光纤技术的发展，多波长光纤激光器已经成为多波长光源的研究热点。
在现有的多波长光纤激光器技术中，人们普遍采用掺铒光纤的增益特性构成环形腔光纤激光器，在腔内插入各种类型的多波长滤波器来提供光反馈并选择激射波长。如华为技术有限公司采用阵列波导光栅作为光滤波器实现多波长输出(公开号：CN 1404190A)。此外，还有采用取样光纤光栅、高双折射光纤环形镜、以及普通的F-P标准具等作为多波长滤波器。但环形腔结构面临的一个共同问题是多波长激光共享同一有源光纤作为增益介质，均匀展宽和交叉增益饱和将会导致多波长激光之间互相影响，特别是当存在模式竞争时，整个多波长激光器将无法正常工作。
为了消除共享增益介质引入的不稳定因素，可以通过采用分离的有源光纤分别作为多波长激光器的增益介质消除该影响。如华南理工(公开号：CN 101459313A)采用特殊的多芯有源光纤设计，通过并联方式来实现多波长输出。该结构要求研制特殊的二维有源光纤设计，费用昂贵。更为常规的方式是线型腔结构进行级联，如北京交通大学(公开号：200710304200.6采用线性腔结构，通过保偏取样光纤光栅和多个宽带光纤光栅以及多段有源光纤交叉连接实现了单纤多波长激光输出。保偏取样光栅作为多波长激光器的共同腔镜，多个分离的宽带光纤光栅分别作为另一腔镜，形成了结构新颖的级联型分布反射(DBR)式光纤激光器阵列。在该结构中，各种光纤光栅和有源光纤交叉排布，存在大量熔接点，对泵浦光功率损耗较大，能量利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单纤多波长光纤激光器，其可克服已有多波长光纤激光器的不足，减少多波长激光器结构上的复杂性和泵浦光利用率低的问题。
本发明提供一种一种单纤多波长光纤激光器，包括：
一半导体激光器；
多个有源相移光纤光栅，该多个有源相移光纤光栅相互串接，该串接的多个有源相移光纤光栅的一端与半导体激光器的输出端连接；
一具有波长选择性的光隔离器，该具有波长选择性的光隔离器的输入端与相互串接的多个有源相移光纤光栅的另一端连接；
一有源光纤，该有源光纤的一端与具有波长选择性的光隔离器的输出端连接；
一普通光隔离器，该普通光隔离器的输入端与有源光纤的另一端连接。
其中多个有源相移光栅是写制在有源光纤上的相移光纤光栅，该多个有源相移光栅对应多个不同波长。
其中多个有源相移光栅中的单个有源相移光栅的总损耗小于1.2dB。
其中具有波长选择性的光隔离由波分复用器和信号光隔离器组成，能够通过泵浦光和信号光，但只对信号光具有反向隔离作用。
其中半导体激光器发射的泵浦光波长在976nm，输出功率为200-500mW。
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是单纤多波长光纤激光器的结构示意图。
其中：1.为半导体激光器，2.为具有不同波长的多个有源相移光纤光栅，3.为具有波长选择性的光隔离器，4.为有源光纤，5.为普通光隔离器。
具体实施方式
请参照图1，图1是本发明提供的单纤多波长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，多个有源相移光纤光栅2，具有波长选择性的光隔离器3，有源光纤4和普通光隔离器5，其中，该半导体激光器1连接多个有源相移光纤光栅2多个有源相移光栅2的右端连接具有波长选择性的光隔离器3的输入端，具有波长选择性的光隔离器3的输出端连接有源光纤4的一端，有源光纤4的另一端连接普通光隔离器5的输入端。
多个有源相移光栅2是写制在有源光纤上的相移光纤光栅，该多个有源相移光栅2对应多个不同波长。具有波长选择性的光隔离3由波分复用器和信号光隔离器组成，能够通过泵浦光和信号光，但只对信号光具有反向隔离作用。
在本实施例中，半导体激光器1发射的泵浦光波长为976nm，输出功率约为200-500mW(本实施例为300mW)。泵浦光依次经过3个具有不同波长的有源相移光栅2。它们的栅区长度为3-10cm(本实施例为4cm)，信号光的中心波长分别为1532.7nm，1534.2nm和1535.0nm，输出功率分别为-10.2dBm，-10.8dBm和-12dBm。该多个有源相移光栅2写制在低增益掺铒光纤上，由于增益系数较低，泵浦光经过每个有源相移光栅时，吸收损耗较小，单个有源相移光栅总损耗小于1.2dB。在制作有源相移光栅时，每支的输出功率会有所差异，通过适当选择有源光纤的排列顺序，可以控制多波长激光器的平坦度小于3dB。
信号光和剩余的泵浦光经具有波长选择性的光隔离器3进入掺铒光纤4。该具有波长选择性的光隔离器3能够同时通过泵浦光和信号光，但只对信号光有隔离作用，防止反向信号光进入有源相移光栅而导致的模式跳变和噪声增加问题。具有波长选择性的光隔离器3由波分复用器和信号光隔离器组成，对泵浦光的插入损耗小于1.5dB，克服了普通信号光隔离器难以通过泵浦光的问题。剩余泵浦光进入4米长的掺铒光纤4，使得铒离子发生粒子数反转，进而放大信号光的功率至4mW左右。然后放大后的信号光、少量残余泵浦光进入普通光隔离器5。该普通隔离器5工作波长为C波段(插入损耗约为1dB)，对信号光进行反向光隔离，防止由于信号光反射而引起的其他波长激光的形成，在980nm附近的插入损耗可达30dB以上，所以残余的泵浦光将远小于信号光功率。最后，在普通隔离器5后得到的多波长激光输出功率约为3.2mW。该单纤多波长光纤激光器采用单一半导体激光器对多个有源相移光栅和掺铒光纤进行泵浦，整体结构简单，泵浦光利用率高。
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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单纤多波长光纤激光器，包括：
一半导体激光器；
多个有源相移光纤光栅，该多个有源相移光纤光栅相互串接，该串接的多个有源相移光纤光栅的一端与半导体激光器的输出端连接；
一具有波长选择性的光隔离器，该具有波长选择性的光隔离器的输入端与相互串接的多个有源相移光纤光栅的另一端连接；
一有源光纤，该有源光纤的一端与具有波长选择性的光隔离器的输出端连接；
一普通光隔离器，该普通光隔离器的输入端与有源光纤的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的单纤多波长光纤激光器，其中多个有源相移光栅是写制在有源光纤上的相移光纤光栅，该多个有源相移光栅对应多个不同波长。
3.根据权利要求2所述的单纤多波长光纤激光器，其中多个有源相移光栅中的单个有源相移光栅的总损耗小于1.2dB。
4.根据权利要求1所述的单纤多波长光纤激光器，其中具有波长选择性的光隔离由波分复用器和信号光隔离器组成，能够通过泵浦光和信号光，但只对信号光具有反向隔离作用。
5.根据权利要求1所述的单纤多波长光纤激光器，其中半导体激光器发射的泵浦光波长在976nm，输出功率为200-500mW。
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