CN102354898B - 一种单频光纤激光器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单频光纤激光器模块，包括单频光纤激光谐振腔、半导体激光器、半导体制冷器以及金属密封容器，还包括，所述模块是将光纤激光谐振腔的输入端通过波分复用器与带尾纤的半导体激光器连接，将光纤激光谐振腔的输出端与光纤隔离器连接，所述光纤激光谐振腔、半导体激光器、半导体制冷器、波分复用器以及光纤隔离器均固定在金属密封容器底座上的凹槽内，光纤激光谐振腔与金属密封容器底座之间粘贴有半导体制冷器，半导体激光器与半导体制冷器的能源供应通过金属密封容器侧壁接口提供，光纤隔离器的输出端通过金属密封容器侧壁小孔伸出盒外，本发明模块可对温度进行精密调协、控制，隔离外界环境振动、噪声对激光性能的影响。

Description

一种单频光纤激光器模块
技术领域
本发明涉及激光领域，具体是一种单频光纤激光器模块。
背景技术
目前，激光器的封装研究主要集中在半导体激光器，尤其是在半导体激光器温度控制和与光纤耦合等方面进行了大量的研究，并申请了相当多的专利。在光纤激光器中，由于光纤具有的较大比表面积、较小的直径，因此对于光纤的温度控制一般采用较为简单的自然冷却或者风冷。另外由于光纤本身具有较好的柔韧性、光纤之间通过熔接形成稳固连接、激光谱线较宽等原因，外界环境如电磁、振动、噪声等对光纤激光器的性能影响较小，因此一般光纤激光器的封装较为简单，并不影响其寿命和耐候性。
单频光纤激光器以其极窄的线宽和极长的相干长度，在新一代高速（大于100Gbt/s）光通讯和以光纤传感为核心的“物联网”中都有广泛的应用前景。但由于光纤增益介质存在较宽的增益谱，随着单频激光频谱带宽的变窄，其频率稳定性变差，对温度以及外界环境的敏感性增强，另外光纤激光的噪声，尤其是低频噪声严重受外界环境的影响，为了有效解决这些问题，需要对经过封装的单频光纤激光谐振腔和泵浦源半导体激光器进行整合封装，形成光纤激光器模块，以有效隔离外部环境的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不受外界环境影响的单频光纤激光器模块。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
一种单频光纤激光器模块，包括单频光纤激光谐振腔（1）、半导体激光器（2）、半导体制冷器（3）以及金属密封容器（4），还包括，所述模块是将光纤激光谐振腔（1）的输入端通过波分复用器（5）与带尾纤的半导体激光器（2）连接，将光纤激光谐振腔（1）的输出端与光纤隔离器（7）连接，所述光纤激光谐振腔（1）、半导体激光器（2）、半导体制冷器 (3)、波分复用器（5）以及光纤隔离器（7）均固定在金属密封容器底座（4-1）上的凹槽内，光纤激光谐振腔（1）与金属密封容器底座（4-1）之间粘贴有半导体制冷器（3），半导体激光器（2）与半导体制冷器（3）的能源供应通过金属密封容器侧壁接口（6）提供，光纤隔离器（7）的输出端通过金属密封容器侧壁小孔（9）伸出盒外。 
所述光纤激光谐振腔的输入端与输出端可由单一的输入端或输出端取代，所取代的输入端或输出端与波分复用器（5）的输入端相连，波分复用器（5）的输出端与光纤隔离器（7）的输入端相连，波分复用器（5）的另外一个端口与半导体激光器（2）相连，激光从光纤隔离器（7）的输出端输出。 
所述半导体制冷器（3）的工作面与光纤激光谐振腔（1）底部紧贴，其反面与弹性金属片紧贴，弹性金属片与金属密封容器底座（4-1）之间通过机械连接固定。
所述金属密封容器（4）由金属密封容器底座（4-1）和金属密封容器顶盖（4-2）两部分组成。
所述金属密封容器（4）的内壁粘贴有吸音多孔材料。
所述金属密封容器底座（4-1）上的凹槽和金属密封容器顶盖（4-2）的凸起相互咬合，凹槽内装有隔振作用的橡胶圈，金属密封容器底座与固定板（8）之间铺设有减震作用的材料。
本发明具有的优点和有益效果包括：通过将半导体激光器与光纤激光谐振腔整体封装，使光纤激光避免外界环境（如温度、震动、噪声等）的影响，实现单频激光稳定和低噪声输出。
附图说明
图1 为本发明单频光纤激光器模块的结构示意图；
图2 为本发明金属密封容器顶盖的结构示意图；
图3为本发明在有外界振动干扰存在时单频激光器模块输出激光的F-P扫描干涉图；
图4为本发明激光频率的稳定性结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
如图1和图 2所示，本发明模块是将光纤激光谐振腔（1）的输入端或输出端与波分复用器WDM（5）的复用端相连，波分复用器WDM（5）的输出端与光纤隔离器（7）的输入端相连，波分复用器WDM（5）的另外一个端口与半导体激光器LD（2）相连，光纤隔离器（7）的输出端通过金属密封容器侧壁小孔（9）伸出盒外，上述连接采用光纤熔接的方式；光纤激光谐振腔（1）、半导体激光器LD（2）以及其它光学元件固定在金属密封容器底座（4-1）上的凹槽内，光纤激光谐振腔（1）与金属密封容器底座（4-1）之间粘贴有半导体制冷器TEC（3），半导体激光器LD（2）与半导体制冷器TEC（3）的能源供应通过金属密封容器侧壁接口（6）提供，金属密封容器（4）的内壁粘贴有吸音多孔材料，金属密封容器底座（4-1）上的凹槽和金属密封容器顶盖（4-2）的凸起相互咬合，凹槽内装有隔振作用的橡胶圈，金属密封容器底座与固定板（8）之间铺设有减震作用的材料。
本发明单频光纤激光谐振腔（1）采用激光输出波长为1.55mm、线宽小于2kHz、功率大于50mW的光纤激光器，半导体激光器LD（2）采用976nm带尾纤激光器作为泵浦源，泵浦激光通过波分复用器（WDM）复用单频光纤激光谐振腔中，形成激光通过WDM一端输出。单频光纤激光谐振腔温度控制通过粘贴在其下的半导体制冷器TEC实现，TEC与金属密封容器之间通过弹性金属片连接，金属片起到散热和隔离振动的作用。密封金属容器（4）内部粘贴有多孔吸音材料，密封金属容器底座和盖之间通过咬合连接，咬合接触处铺设有密封橡胶垫圈，以减少振动；金属密封容器底座与固定板之间铺设减震作用的橡胶材料。
图3为有外界振动干扰存在时单频激光器模块输出激光的F-P扫描干涉图，图4为激光频率的稳定性。从图中看出，激光呈现单频稳定运转，激光频率变化不受外界环境的影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单频光纤激光器模块，包括单频光纤激光谐振腔（1）、半导体激光器（2）、半导体制冷器（3）以及金属密封容器（4），其特征在于，所述模块是将光纤激光谐振腔（1）的输入端通过波分复用器（5）与带尾纤的半导体激光器（2）连接，将光纤激光谐振腔（1）的输出端与光纤隔离器（7）连接，所述光纤激光谐振腔（1）、半导体激光器（2）、半导体制冷器 (3)、波分复用器（5）以及光纤隔离器（7）均固定在金属密封容器底座（4-1）上的凹槽内，光纤激光谐振腔（1）与金属密封容器底座（4-1）之间粘贴有半导体制冷器（3），半导体激光器（2）与半导体制冷器（3）的能源供应通过金属密封容器侧壁接口（6）提供，光纤隔离器（7）的输出端通过金属密封容器侧壁小孔（9）伸出盒外。
2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述光纤激光谐振腔的输入端与输出端可由单一的输入端或输出端取代，所取代的输入端或输出端与波分复用器（5）的输入端相连，波分复用器（5）的输出端与光纤隔离器（7）的输入端相连，波分复用器（5）的另外一个端口与半导体激光器（2）相连，激光从光纤隔离器（7）的输出端输出。
3.根据权利要求1或2所述的模块，其特征在于，所述半导体制冷器（3）的工作面与光纤激光谐振腔（1）底部紧贴，其反面与弹性金属片紧贴，弹性金属片与金属密封容器底座（4-1）之间通过机械连接固定。
4.根据权利要求3所述的模块，其特征在于，所述金属密封容器（4）由金属密封容器底座（4-1）和金属密封容器顶盖（4-2）两部分组成。
5.根据权利要求4所述的模块，其特征在于，所述金属密封容器（4）的内壁粘贴有吸音多孔材料。
6.根据权利要求5所述的模块，其特征在于，所述金属密封容器底座（4-1）上的凹槽和金属密封容器顶盖（4-2）的凸起相互咬合，凹槽内装有隔振作用的橡胶圈，金属密封容器底座与固定板（8）之间铺设有减震作用的材料。
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