CN103515835A - 一种光纤陀螺用宽谱光源及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺用宽谱光源及其制作方法，所述光源可以实现为L波段光源或C+L波段光源。L波段光源和C波段光源结构均包括泵浦激光器、光纤波分复用器、掺铒光纤、光纤隔离器和光纤反射器。C波段光源与L波段光源的结构类似。L波段光源或C+L波段光源可通过1×3光纤耦合器进行级联。本发明采用的全光纤器件，制作简单，利于小型化，具有光源谱宽、功率输出高、波长稳定性好、无偏振辐射、对紫外线不敏感、成本较低、寿命长等优点。

Description

一种光纤陀螺用宽谱光源及其制作方法

技术领域

本发明属于光纤陀螺、光纤传感领域，尤其是涉及一种光纤陀螺用宽谱光源及其制作方法。

背景技术

在光纤陀螺中，对于光源的要求一般为低时间相干性。目前中低精度的单轴光纤陀螺主要用超辐射发光二极管(SLD)作为光源，但SLD存在输出功率小、波长稳定性差、寿命较短和空间相干性差等缺点，在三轴一体化光纤陀螺应用中受到很多限制。用超荧光光纤光源(SFS)制作的宽带光源，具有输出功率相对较高，时间相干度低和温度稳定性好等优点，在光纤陀螺领域有相当重要的应用。

光纤陀螺的灵敏度极限取决于光电探测器的散粒噪声，由散粒噪声决定的灵敏度极限与照射到探测器上的平均光强相关。因此，光纤陀螺对光源的两点主要要求：一是要求光源有高的功率输出，因为高的输出功率可使光纤陀螺在高速旋转中具有高的精度和敏感性；二是要求有低的相干性，即短的相干长度，而光源的相干长度与光源谱宽(Δλ)成反比，可表示为：

$L_C\∝\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{\mathrm{\Δ\λ}}$

这就要求光源具有大的光谱宽度(Δλ)，以降低光纤陀螺中反射光与信号光的干涉，使瑞利背向散射噪声降至最低。SFS光源具有功率高、能够减少系统的相干噪声、光纤瑞利散射引起的位相噪声以及光学克尔效应引起的相位漂移、受环境影响小、易与单模光纤传感系统耦合、输出谱稳定等优点，在光纤陀螺领域具有明显的优点。通过三轴复用技术，用1×3耦合器将SFS宽谱光源的输出光平均输出到三个轴向正交的光纤陀螺中，是三轴一体化光纤陀螺技术的一个重要解决方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是满足高精度光纤陀螺的应用要求，进一步提高光源谱宽和波长稳定性，提出一种基于L波段(1560nm～1620nm)的超荧光谱掺铒光纤光源的制作方法，并在此基础上实现了C+L波段的超宽谱荧光光源，解决高精度三轴一体化光纤陀螺光源谱宽和波长稳定性问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，根据本发明的一种实施方式，一种光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器、第一光纤波分复用器、第一掺铒光纤、第一光纤隔离器和第一光纤反射器，其中，所述第一光纤波分复用器具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；所述第一泵浦激光器的输出端尾纤与所述第一光纤波分复用器的第一端口连接；所述第一光纤隔离器的输入端口通过所述第一掺铒光纤与所述第一光纤波分复用器的第二端口连接；所述第一光纤反射器的输出端口与所述第一光纤波分复用器的第三端口连接。

相应的，本发明还提出一种光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，所述光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器、第一光纤波分复用器、第一掺铒光纤、第一光纤隔离器和第一光纤反射器，所述第一光纤波分复用器具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；所述方法包括如下步骤：步骤S1：将所述第一光纤反射器的输出端口与第一光纤波分复用器的第三端口进行熔接；步骤S2：将所述第一掺铒光纤的一端与所述第一光纤波分复用器的第二端口进行熔接；步骤S3：将所述第一掺铒光纤的另一端与所述光纤隔离器的输入端口进行熔接；步骤S4：将所述第一泵浦激光器的输出尾纤与所述第一光纤波分复用器的第一端口进行熔接。

根据本发明的另一种实施方式，一种光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器、第一光纤波分复用器、第一掺铒光纤、第一光纤隔离器、第一光纤反射器、第二泵浦激光器、第二光纤波分复用器、第二掺铒光纤、第二光纤隔离器和第二光纤反射器、第二光纤滤波器、2×1光纤耦合器和1×3光纤耦合器，其中，所述第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器均具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；所述第一泵浦激光器的输出端尾纤与所述第一光纤波分复用器的第一端口连接；所述第一光纤隔离器的输入端口通过所述第一掺铒光纤与所述第一光纤波分复用器的第二端口连接；所述第一光纤反射器的输出端口与所述第一光纤波分复用器的第三端口连接；所述第二泵浦激光器的输出端尾纤与所述第二光纤波分复用器的第一端口连接；所述第二光纤隔离器的输入端口通过第二光纤滤波器与第二光纤波分复用器的第二端口连接；所述第二光纤反射器的输出端口通过第二掺铒光纤与第二光纤波分复用器的第三端口连接；所述第一光纤隔离器和所述第二光纤隔离器的输出端口分别与所述2×1光纤耦合器的第一输入端口和第二输入端口连接；所述2×1光纤耦合器的输出端口与所述1×3光纤耦合器的输入端口连接。

相应的，本发明还提出一种光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，所述光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器、第一光纤波分复用器、第一掺铒光纤、第一光纤隔离器、第一光纤反射器、第二泵浦激光器、第二光纤波分复用器、第二掺铒光纤、第二光纤隔离器和第二光纤反射器、第二光纤滤波器、2×1光纤耦合器和1×3光纤耦合器，所述第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器均具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；所述方法包括如下步骤：步骤S1：将所述第一光纤反射器的输出端口与第一光纤波分复用器的第三端口进行熔接；步骤S2：将所述第一掺铒光纤的一端与所述第一光纤波分复用器的第二端口进行熔接；步骤S3：将所述第一掺铒光纤的另一端与所述光纤隔离器的输入端口进行熔接；步骤S4：将所述第一泵浦激光器的输出尾纤与所述第一光纤波分复用器的第一端口进行熔接；步骤S5：将所述第二掺铒光纤的一端与所述第二光纤反射器的输出端口进行熔接；步骤S6：将所述第二掺铒光纤的另一端与所述第二光纤波分复用器(22)的第三端口进行熔接；步骤S7：将所述第二光纤滤波器的输入端口与所述第二光纤波分复用器的第二端口进行熔接；步骤S8：将所述第二光纤滤波器(26)的输出端口与所述第二光纤隔离器的输入端口进行熔接；步骤S9：将所述第二泵浦激光器的输出尾纤与所述第二光纤波分复用器的第一端口进行熔接；步骤S10：将所述第一光纤隔离器输出端口与所述2×1光纤耦合器的第一输入端口进行熔接，将所述第二光纤隔离器的输出端口与所述2×1光纤耦合器的第二输入端口进行熔接；步骤S11：将所述2×1光纤耦合器的输出端口与所述1×3光纤耦合器的输入端口进行熔接。

根据本发明的优选实施方式，所述第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器的第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，该第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器用于将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

根据本发明的优选实施方式，所述第一掺铒光约为30米，第二掺铒光纤约为2.7米。

(三)有益效果

本发明提出的技术方案通过采取上述技术措施，有效的实现了光纤陀螺用宽谱、大功率荧光光源。本发明利用掺铒光纤中的二次泵浦效应，实现了谱形平坦、谱宽达35nm的L波段(1560nm-1620nm)荧光光源，并通过级联方式，制作了谱宽达70nm的C+L波段宽谱荧光光源，光源的出纤功率达18mW，通过1×3光纤耦合器可满足高精度三轴一体化光纤陀螺的应用。本发明中采用的全光纤器件，装配过程简单，利于光源的小型化；本发明中用耦合器制作的宽带反射器，减小了光源的复杂度，降低了光源成本。本发明采用掺铒光纤的超荧光光源具有光源谱宽、功率输出高、波长稳定性好、无偏振辐射、对紫外线不敏感、成本较低、寿命长等优点，上述技术对于三轴一体化高精度光纤陀螺的实用化，具有重要意义。

附图说明

图1为掺铒光纤中铒离子能级谱；

图2为本发明的一种实施方式的L波段宽谱光源结构示意图；

图3为本发明的另一实施方式的C+L波段宽谱光源结构示意图；

图4为本发明的一个实施例的L波段宽谱光源测量谱形图；

图5为本发明的另一实施例的C+L波段宽谱光源测量谱形图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图2为本发明的一种实施方式的L波段宽谱光源结构示意图。如图2所示，本发明的光纤陀螺用宽谱光源的一种实施方式是基于双程前向结构的L波段掺铒光纤光源，其包括一个泵浦激光器11、一个光纤波分复用器12、一段掺铒光纤13、一个光纤隔离器14和一个光纤反射器15。其中，光纤波分复用器12具有三个端口，即第一端口、第二端口和第三端口。所述光纤波分复用器的三个端口中，第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，通过光纤波分复用器12可以将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

泵浦激光器11的输出端尾纤与光纤波分复用器12的第一端口连接，光纤隔离器14的输入端口通过掺铒光纤13与光纤波分复用器12的第二端口连接，光纤反射器15的输出端口与光纤波分复用器12的第三端口连接。

所述第一掺饵光纤的长度较长，具有双程前向结构，通过斯塔卡效应将掺饵光纤中自发辐射光进行二次泵浦，将自发辐射波长扩展到L波段。

该实施方式的光纤陀螺用宽谱光源的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：将光纤反射器15的输出端口与光纤波分复用器(WMD)12的第三端口(1550nm+980nm)进行单模光纤熔接。熔接步骤例如可采用光纤熔接机进行。

所述步骤S1中的光纤熔接采用单模光纤熔接，后续步骤中的所有光纤器件均为单模器件，采用单模光纤熔接，由于ASE自发辐射光源的低偏振特性，宽谱光源为低偏振光源，偏振度一般小于2％。

所述步骤S1中，光纤反射器15可采用将2×2光纤耦合器的两个输出(或输入)端口熔接形成宽带反射镜的方法实现，当耦合器的分光比为1：1(3dB耦合器)时，可实现全光反射，剩余两个端口成为输入和输出端口。采用光纤耦合器作为反射器的优点是结构简单、成本低、装配方便。也可以采用环形器、光纤光栅、端面镀膜等方法作为反射镜。

步骤S2：将掺铒光纤13的一端与光纤波分复用器12(WDM)的第二端口(1550nm)进行熔接。掺铒光纤13的长度需要根据实际激射光谱进行调整，，取决于二次泵浦是否充分。

所述步骤S2中的掺铒光纤13产生L波段自发辐射，为实现二次抽运，掺铒光纤的长度较长，根据光纤厂商和型号的不同，其长度需要根据实际激射光谱进行适当调整，若存在1530nm激射峰，说明二次泵浦程度低，需要增加光纤长度，但由于掺铒光纤13本身吸收系数的影响，当二次泵浦充分时，继续增加光纤长度不仅影响光谱形状，还会降低出纤功率，实际使用的光纤长度应根据所用光纤型号和泵浦功率适当调整，以光谱平坦且输出功率较大为宜，当光纤长度适宜时，将会产生1560nm～1600nm波段的平坦光谱，如图4所示。例如，在一个实施例中，使用的加拿大Coractive公司100132-EDFL-L1500型掺铒光纤，在300mA的980nm泵浦光源激励下的最佳长度约为30米左右。

步骤S3：将掺铒光纤13的另一端与光纤隔离器(ISO)14的输入端口进行熔接。

步骤S3中的光纤隔离器14的作用主要是避免端面反射产生的激光。光纤隔离器是一种非互易的单向光传输器件，可以抑制反射光的传输，防止光纤端面反射在光路内形成谐振腔，提高光源的光谱稳定性，避免光源的频率漂移和激光振荡。

步骤S4：将泵浦激光器11的输出尾纤与光纤波分复用器12(WMD)的第一端口(980nm)进行熔接，完成双程前向L波段宽谱光源制作。

步骤S4中泵浦激光器11安装前，可在器件的光纤上涂一层紫外固化胶，对固化胶进行紫外灯固化使光源内的光纤位置固定，以提高光源稳定性，避免光纤松动造成的损耗变化。

该实施方式中的L波段光源可以采用单程前向或双程前向结构来实现，采用双程前向结构可以提高激光泵浦效率。如果采用单程前向结构，需要将光纤反射器替换为光纤隔离器，则光路中只存在单程光增益，单程前向结构简单，不会产生激射，但泵浦效率低，需要较大的泵浦功率和较长的掺铒光纤。

图3为本发明另一种实施方式的C+L波段宽谱光源结构的示意图，其采用L波段光源和C波段光源级联方式产生更大谱宽的光源。如图3所示，其包括L波段光源、C波段光源、2×1光纤耦合器3和1×3光纤耦合器4。L波段光源与C波段光源级联后依次连接2×1光纤耦合器3和1×3光纤耦合器4。L波段光源的结构与前述实施方式相同，与L波段光源不同的是，C波段光源的激射谱在1530nm-1560nm范围，采用较短长度的掺铒光纤，避免产生二次泵浦，长度小于第一掺饵光纤长度的一半，自发辐射波长在C波段，并采用了双程后向结构以提高C波段泵浦效率。由于C波段荧光在1530nm和1560nm附近的自发辐射谱峰高度不等，需要在光纤隔离器的输出端通过光纤滤波器对1530nm附近的激射峰进行整形，以获得较为平坦的增益谱。

如图3所示，C波段光源除了包括泵浦激光器21、光纤波分复用器22、掺铒光纤23、光纤隔离器24和光纤反射器25之外，还包括一个光纤滤波器26。在此，为了显示区别，将L波段光源的泵浦激光器11、光纤波分复用器12、掺铒光纤13、光纤隔离器14和光纤反射器15称为第一泵浦激光器、第一光纤波分复用器、第一掺铒光纤、第一光纤隔离器和第一光纤反射器，将C波段光源的泵浦激光器21、光纤波分复用器22、掺铒光纤23、光纤隔离器24、光纤反射器25和光纤滤波器26称为第二泵浦激光器、第二光纤波分复用器、第二掺铒光纤、第二光纤隔离器、第二光纤反射器和第二光纤滤波器。

在该C波段光源中，第二光纤波分复用器22也具有三个端口，即第一端口、第二端口和第三端口。所述第二光纤波分复用器22的三个端口中，第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，通过光纤波分复用器22可以将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

第二泵浦激光器21的输出端尾纤与第二光纤波分复用器22的第一端口连接，第二光纤隔离器24的输入端口通过第二光纤滤波器26与第二光纤波分复用器22的第二端口连接，第二光纤反射器25的输出端口通过第二掺铒光纤23与第二光纤波分复用器22的第三端口连接。

通过2×1耦合器将C波段和L波段自发辐射光进行级联，将C+L波段光源的谱宽扩展。

该实施方式的光纤陀螺用宽谱光源的制作方法除了包括L波段光源的制作步骤，还包括以下步骤：

步骤S5：将第二掺铒光纤23的一端与第二光纤反射器25的输出端口进行熔接；

所述步骤S5中的第二掺铒光纤23用于产生C波段自发辐射，第二掺铒光纤23的长度应根据光源输出谱形进行调整，使1530nm～1560nm荧光被充分激发，且1560nm～1600nm不产生二次泵浦。例如，在一个实施例中，使用的加拿大Coractive公司100132-EDFL-L1500型掺铒光纤和加拿大Oclaro公司生产的LC94ZEH-20R型980nm泵浦激光器，在115mA的980nm泵浦光源激励下的，第二掺铒光纤23的最佳长度约为2.7米左右。

步骤S6：将第二掺铒光纤23的另一端与第二光纤波分复用器22的第三端口(1550nm+980nm)进行熔接。

步骤S7：将第二光纤滤波器26的输入端口与第二光纤波分复用器22的第二端口(1550nm)进行熔接。

所述步骤S7中的第二光纤滤波器26是一种带宽包含1530nm～1560nm的宽带滤波器，由于第二掺铒光纤在1530nm的荧光谱峰比1560nm的荧光谱峰强，导致光谱不平坦，谱宽较窄。为获得较大的光源谱宽，需要对C波段荧光光谱进行滤波，减小光谱在1530nm附近的强度，在1530nm～1560nm附近或者平坦的响应，可以采用光纤光栅滤波器、介质膜滤波器、FP滤波器等对C波段光源进行滤波。

步骤S8：将第二光纤滤波器26的输出端口与第二光纤隔离器(ISO)25的输入端口进行熔接。

步骤S8中的光纤隔离器24的作用主要是避免端面反射产生的激光，与步骤S3中第一光纤隔离器的作用相同。

步骤S9：将第二泵浦激光器21的输出尾纤与第二光纤波分复用器22(WMD)的第一端口(980nm)进行熔接，完成双程后向C波段宽谱光源制作。

步骤S10：将L波段光源的第一光纤隔离器14输出端口与2×1光纤耦合器的第一输入端口进行熔接。将C波段光源的第二光纤隔离器24输出端口与2×1光纤耦合器的第二输入端口进行熔接。

步骤S10通过1×2光纤耦合器3将L波段宽谱光源(谱宽约35nm)与C波段宽谱光源(谱宽约35nm)进行级联，在1×2光纤耦合器3的输出端口产生C+L波段的宽谱光源(约70nm谱宽)。

步骤10中将C波段光源与L波段光源进行级联，以获得更宽的荧光光谱，由于C波段和L波段的泵浦效率不同，第一泵浦激光器和第二泵浦激光器需要采用不同的驱动电流，使C波段和L波段的光谱强度基本相等，以获得平坦光谱。驱动电流应根据实际所用激光器功率进行调整，使C波段和L波段光谱强度相同。作为参考，实施例二中用的加拿大Oclaro公司生产的LC94ZEH-20R型980nm泵浦激光器，第一泵浦光源和第二泵浦光源的驱动电流分别为250mA和115mA，级联后的出光功率为18mW，具有较强的出纤功率，可有效抑制光纤陀螺噪声。

步骤S11：将2×1耦合器的输出端口与1×3光纤耦合器4的输入端口进行熔接，完成光纤陀螺用C+L波段宽谱光纤光源的制作。

2×1光纤耦合器3具有两个输入端口(第一输入端口和和第二输入端口)和一个输出端口，1×3光纤耦合器4具有一个输入端口和三个输出端口。第一光纤隔离器14和第二光纤隔离器24的输出端口分别与2×1光纤耦合器的第一输入端口和第二输入端口连接；2×1光纤耦合器3的输出端口与1×3光纤耦合器4的输入端口连接。

步骤11中1×3光纤耦合器4的作用是将宽谱光分成谱形、强度相同的三路光，为三轴一体化光纤陀螺提供三路功率、谱形相同的低偏振光，以满足三轴一体化光纤陀螺应用的需求。

该实施方式也可以采用其他结构，将第一泵浦激光器11和第二泵浦激光器21简化为一个，通过一个1×2光纤耦合器分别输入到L波段光源的第一波分复用器12的第一端口和C波段光源的第二波分复用器22的第一端口，通过合理设计1×2光纤耦合器的耦合比，可以使L波段和C波段的激射谱强度相同，同样可以获得70nm的宽谱光源。例如，按照第二实施方式中的参数将泵浦光源通过一个耦合比为70：30的1×2光纤耦合器分别输入到第一波分复用器和第二波分复用器，同样可以实现70nm宽谱光源，且减少了一个泵浦激光器，有效降低光源成本。但所用的1×2光纤耦合器需要定制，且谱形不便于调节。

下面说明本发明的实施例。

实施例1

本实施例具体描述本发明的L波段光源实施方式。其结构图如图2所示。第一泵浦激光器输出的980nm泵浦激光，通过第一波分复用器的980nm第一端口输入，从第一波分复用器的第三端口(980nm+1550nm)输出后经过宽带反射器，进入到第一波分复用器的第二端口(1550nm)，在掺铒光纤内产生从⁴I_13／2能级到基态(⁴I_15／2)能级的跃迁，随着第一掺铒光纤的长度逐渐增加，产生的荧光产生二次抽运，再次跃迁到⁴I_13／2能级，在斯塔克效应的作用下，二次跃迁的荧光波长向长波长方向偏移，从而产生L波段荧光。在第一掺铒光纤之后接一个光纤隔离器，防止掺铒光纤端面反射在光纤内形成激射，提高光谱的稳定性。通过优化掺铒光纤的长度，得到的光源谱形如图4所示。与C波段光源相比，L波段荧光光谱在1560nm-1600nm波长范围内较为平坦，泵浦驱动电流变化导致的平均波长移动较小，波长漂移仅有0.017nm／mA，在250mA泵浦电流驱动下，光源谱宽为38.216nm。

实施例2

本实施例具体描述本发明的L+C波段光源实施方式。其结构图如图3所示。C波段光源采用双程后向方式，第二泵浦激光器输出的980nm泵浦激光，通过第二波分复用器的第一端口(980nm)输入，从第二波分复用器的第三端口(980nm+1550nm)输出后经过第二掺铒光纤产生荧光，在第二掺铒光纤后面接光纤反射器，未泵浦完全的980nm光通过反射器返回第二掺铒光纤中再次泵浦以提高泵浦效率，产生的1550nm荧光通过第二波分复用器的第二端口(1550nm)输出，形成C波段光谱，由于掺铒光纤在1530nm附近的增益系数和吸收系数都比1560nm附近大，产生的光谱中1530nm峰具有较高的强度形成尖峰，其谱宽只有十几nm，为改善光源谱宽，在第二波分复用器的第二端口(1550nm)后接第二光纤滤波器26，利用其平坦滤波特性，对输出光谱进行滤波，使1530nm峰和1560nm峰高度基本相等，从而提高光源谱宽，在第二光纤滤波器后接光纤隔离器的目的是防止掺铒光纤端面反射在光纤内形成激射，提高光谱的稳定性。通过优化得到第二掺铒光纤长度为2.7m，在115mA泵浦驱动电流下，光源谱宽为35.214nm。

将上述C波段光源与L波段光源通过2×1耦合器级联后，可得到L+C波段光谱，由于C波段和L波段光源泵浦效率不同，需要调整泵浦激光器的驱动电流，以保证两段光谱的平坦性，优化得到的第一泵浦光源11和第二泵浦光源12驱动电流分别为115mA和250mA，级联后的光谱在经过1×3光纤耦合器4耦合器之前如图5所示，在1530nm～1600nm波长范围内，具有平坦的光谱曲线，光源谱宽为71.474nm，光源功率为19.38mW，经过1×3光纤耦合器后，提供给三轴一体化光纤陀螺每一路的光强约为6.4mW，可以满足高精度光纤陀螺的使用要求。

综上所述，本发明技术方案通过对L波段宽谱光源的设计制作，用简单的光路方案实现了谱宽达70nm的C+L波段宽谱荧光光源，光源的出纤功率达18mW，满足通过1×3光纤耦合器4可满足高精度三轴一体化光纤陀螺的应用。本发明中采用的全光纤器件，装配过程简单，利于光源的小型化，降低了光源成本，对于三轴一体化高精度光纤陀螺应用，具有重要意义。

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，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 (10)

1.一种光纤陀螺用宽谱光源，包括第一泵浦激光器(11)、第一光纤波分复用器(12)、第一掺铒光纤(13)、第一光纤隔离器(14)和第一光纤反射器(15)，其中，

所述第一光纤波分复用器(12)具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；

所述第一泵浦激光器(11)的输出端尾纤与所述第一光纤波分复用器12的第一端口连接；

所述第一光纤隔离器(14)的输入端口通过所述第一掺铒光纤(13)与所述第一光纤波分复用器(12)的第二端口连接；

所述第一光纤反射器(15)的输出端口与所述第一光纤波分复用器(12)的第三端口连接。

2.如权利要求1所述的光纤陀螺用宽谱光源，其特征在于，所述第一光纤波分复用器(12)的第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)用于将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

3.如权利要求1所述的光纤陀螺用宽谱光源，其特征在于，所述第一掺饵光纤(13)通过斯塔卡效应将其中自发辐射光进行二次泵浦，将自发辐射波长扩展到L波段。

4.一种光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，所述光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器(11)、第一光纤波分复用器(12)、第一掺铒光纤(13)、第一光纤隔离器(14)和第一光纤反射器(15)，其特征在于：

所述第一光纤波分复用器(12)具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；

所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述第一光纤反射器(15)的输出端口与第一光纤波分复用器(12)的第三端口进行熔接；

步骤S2：将所述第一掺铒光纤(13)的一端与所述第一光纤波分复用器(12)的第二端口进行熔接；

步骤S3：将所述第一掺铒光纤(13)的另一端与所述光纤隔离器(14)的输入端口进行熔接；

步骤S4：将所述第一泵浦激光器(11)的输出尾纤与所述第一光纤波分复用器(12)的第一端口进行熔接。

5.如权利要求3所述的光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，其特征在于，所述第一光纤波分复用器(12)的第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)用于将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

6.一种光纤陀螺用宽谱光源，包括第一泵浦激光器(11)、第一光纤波分复用器(12)、第一掺铒光纤(13)、第一光纤隔离器(14)、第一光纤反射器(15)、第二泵浦激光器(21)、第二光纤波分复用器(22)、第二掺铒光纤(23)、第二光纤隔离器(24)和第二光纤反射器(25)、第二光纤滤波器(26)、2×1光纤耦合器(3)和1×3光纤耦合器(4)，其中，

所述第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器均具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；

所述第一泵浦激光器(11)的输出端尾纤与所述第一光纤波分复用器12的第一端口连接；

所述第一光纤隔离器(14)的输入端口通过所述第一掺铒光纤(13)与所述第一光纤波分复用器(12)的第二端口连接；

所述第一光纤反射器(15)的输出端口与所述第一光纤波分复用器(12)的第三端口连接；

所述第二泵浦激光器(21)的输出端尾纤与所述第二光纤波分复用器(22)的第一端口连接；

所述第二光纤隔离器(24)的输入端口通过第二光纤滤波器(26)与第二光纤波分复用器(22)的第二端口连接；

所述第二光纤反射器(25)的输出端口通过第二掺铒光纤(23)与第二光纤波分复用器(22)的第三端口连接；

所述第一光纤隔离器(14)和所述第二光纤隔离器(24)的输出端口分别与所述2×1光纤耦合器(3)的第一输入端口和第二输入端口连接，所述2×1耦合器(3)用于将C波段和L波段自发辐射光进行级联，以将C+L波段光源的谱宽扩展；

所述2×1光纤耦合器(3)的输出端口与所述1×3光纤耦合器(4)的输入端口连接。

7.如权利要求6所述的光纤陀螺用宽谱光源，其特征在于，所述第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)的第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)用于将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

8.如权利要求6所述的光纤陀螺用宽谱光源，其特征在于，所述第一掺饵光纤(13)通过斯塔卡效应将掺饵光纤中自发辐射光进行二次泵浦，将自发辐射波长扩展到L波段；所述第二掺饵光纤(23)长度小于第一掺饵光纤(13)长度的一半，其中不产生二次泵浦，自发辐射波长在C波段。

9.一种光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，所述光纤陀螺用宽谱光源包括第一泵浦激光器(11)、第一光纤波分复用器(12)、第一掺铒光纤(13)、第一光纤隔离器(14)、第一光纤反射器(15)、第二泵浦激光器(21)、第二光纤波分复用器(22)、第二掺铒光纤(23)、第二光纤隔离器(24)和第二光纤反射器(25)、第二光纤滤波器(26)、2×1光纤耦合器(3)和1×3光纤耦合器(4)，其特征在于：

所述第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)均具有第一端口、第二端口和第三端口，第一端口为第一波长端口，第二端口为第二波长端口，第三端口为第一波长和第二波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)用于将第一波长泵浦光和第二波长的自发辐射光的光进行分路或者合路；

所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述第一光纤反射器(15)的输出端口与第一光纤波分复用器(12)的第三端口进行熔接；

步骤S2：将所述第一掺铒光纤(13)的一端与所述第一光纤波分复用器(12)的第二端口进行熔接；

步骤S3：将所述第一掺铒光纤(13)的另一端与所述光纤隔离器(14)的输入端口进行熔接；

步骤S4：将所述第一泵浦激光器(11)的输出尾纤与所述第一光纤波分复用器(12)的第一端口进行熔接；

步骤S5：将所述第二掺铒光纤(23)的一端与所述第二光纤反射器(25)的输出端口进行熔接；

步骤S6：将所述第二掺铒光纤(23)的另一端与所述第二光纤波分复用器(22)的第三端口进行熔接；

步骤S7：将所述第二光纤滤波器(26)的输入端口与所述第二光纤波分复用器(22)的第二端口进行熔接；

步骤S8：将所述第二光纤滤波器(26)的输出端口与所述第二光纤隔离器(24)的输入端口进行熔接；

步骤S9：将所述第二泵浦激光器(21)的输出尾纤与所述第二光纤波分复用器(22)的第一端口进行熔接；

步骤S10：将所述第一光纤隔离器(14)输出端口与所述2×1光纤耦合器(3)的第一输入端口进行熔接，将所述第二光纤隔离器(24)的输出端口与所述2×1光纤耦合器(3)的第二输入端口进行熔接；

步骤S11：将所述2×1光纤耦合器(3)的输出端口与所述1×3光纤耦合器(4)的输入端口进行熔接。

10.如权利要求9所述的光纤陀螺用宽谱光源的制作方法，其特征在于，所述第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)的第一端口为980nm波长端口，第二端口为1550nm波长端口，第三端口为980nm和1550nm波长复用端口，该第一光纤波分复用器(12)和第二光纤波分复用器(22)用于将980nm泵浦光和1550nm自发辐射光的光进行分路或者合路。

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