CN104158072A - 一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器 - Google Patents

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张卓
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一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器。其包括：1570nm同带泵浦激光器、光纤波分复用器、高反射率光纤布拉格光栅、掺铥石英光纤、低反射率光纤布拉格光栅和输出光纤；1570nm同带泵浦激光器输出尾纤与光纤波分复用器的泵浦输入端口相连接，高反射率光纤布拉格光栅的一端与光纤波分复用器的输出光纤端口相连接，其另一端与掺铥石英光纤的一端相连接，掺铥石英光纤的另一端则与低反射率光纤布拉格光栅相连接，低反射率光纤布拉格光栅另一端与输出光纤相连接，从而输出单频激光。本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器具有结构简单、性能稳定及小型化等优点，并且便于制作且稳定性高。

Description

一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤及激光技术领域，特别是涉及一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器。 
背景技术
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，通过掺杂不同稀土元素，光纤激光器的工作波段可拓展到从紫外到红外的各个波段，同传统的全固态激光器相比，光纤激光器结构紧凑、易于热管理、工作稳定、不易受环境干扰，而单频光纤激光器又具有光束质量好、相干长度长、谱线宽度窄、单色性好等诸多优点，具有极高的时间相干性和极低的相位噪声，因而在高端精密测量、相干雷达、传感、医疗、军事上有广泛的需求和应用前景。 
工作于2μm的单频掺铥光纤激光器用途广泛，由于其输出波长位于人眼安全波段，因此在遥感，雷达，激光微创医疗等领域有着广泛应用。此外2μm的单频光纤激光器还可应用于单频太赫兹辐射源的研制之中。石英光纤同其他材料的光纤相比，发展比较成熟，并且其机械性能优良。因此研制一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器具有重要意义。 
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器。 
为了达到上述目的，本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器包括：1570nm同带泵浦激光器、光纤波分复用器、高反射率光纤布拉格光栅、掺铥石英光纤、低反射率光纤布 拉格光栅和输出光纤；其中，1570nm同带泵浦激光器作为同带泵浦源，其输出尾纤与光纤波分复用器的泵浦输入端口相连接，高反射率光纤布拉格光栅的一端与光纤波分复用器的输出光纤端口相连接，其另一端与掺铥石英光纤的一端相连接，掺铥石英光纤的另一端则与低反射率光纤布拉格光栅相连接，低反射率光纤布拉格光栅另一端与输出光纤相连接，从而输出单频激光。 
所述的1570nm同带泵浦激光器是工作于1570nm的激光器，该激光器或为光纤激光器，或为全固态激光器，采用同带泵浦方式对增益光纤进行抽运。 
所述的高反射率光纤布拉格光栅和低反射率光纤布拉格光栅组成激光腔，并且高反射率光纤布拉格光栅及低反射率光纤布拉格光栅的中心波长均大于1570nm。 
所述的低反射率光纤布拉格光栅单频输出的反射谱带宽控制在<3—4GHz。 
所述的光纤波分复用器与高反射率光纤布拉格光栅之间的连接、高反射率光纤布拉格光栅与掺铥石英光纤之间的连接、掺铥石英光纤与低反射率光纤布拉格光栅之间的连接以及低反射率光纤布拉格光栅与输出光纤之间的连接均采用焊接的方式。 
本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器具有结构简单、性能稳定及小型化等优点，并且便于制作且稳定性高。 
附图说明
图1为本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器的结构图。 
图中标记：1.1570nm同带泵浦激光器，2.光纤波分复用器， 3.高反射率光纤布拉格光栅，4.掺铥石英光纤，5.低反射率光纤布拉格光栅，6.输出光纤。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器进行详细说明。 
如图1所示，本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器包括：1570nm同带泵浦激光器1、光纤波分复用器2、高反射率光纤布拉格光栅3、掺铥石英光纤4、低反射率光纤布拉格光栅5和输出光纤6，其中：1570nm同带泵浦激光器1作为同带泵浦源，其输出尾纤与光纤波分复用器2的泵浦输入端口相连接，1570nm泵浦激光1经过光纤波分复用器2后，对掺铥石英光纤进行抽运，高反射率光纤布拉格光栅3的一端与光纤波分复用器2的输出光纤端口相连接，其另一端与掺铥石英光纤4的一端相连接，掺铥石英光纤4的另一端则与低反射率光纤布拉格光栅5相连接，这样，高反射率光纤布拉格光栅3、掺铥石英光纤4、低反射率光纤布拉格光栅5就组成了激光谐振腔。低反射率光纤布拉格光栅5另一端与输出光纤6相连接，从而输出单频激光。 
所述的光纤波分复用器2与高反射率光纤布拉格光栅3之间的连接、高反射率光纤布拉格光栅3与掺铥石英光纤4之间的连接、掺铥石英光纤4与低反射率光纤布拉格光栅5之间的连接以及低反射率光纤布拉格光栅5与输出光纤6之间的连接均采用焊接的方式。 
所述的泵浦激光是工作于1570nm的激光器，该激光器可以为光纤激光器，也可为全固态激光器，采用同带泵浦方式对增益光纤进行抽运。 
所述的高反射率光纤布拉格光栅3和低反射率光纤布拉格光栅5组成激光腔，并且高反射率光纤布拉格光栅及低反射率光纤布拉格光栅的中心波长均大于1570nm，比如为1600nm。 其中c是光波在真空中的传播速度，n是光纤纤芯的折射率，L是激光腔腔长，因此通过减少激光腔长可以使得激光纵模间距增大，进而获得单频激光输出。在本发明中L=L掺铥增益光纤+L高反光栅尾纤+L低反光栅尾纤，通过使用1-2cm高掺杂的掺铥光纤，以及减小光栅尾纤长度，将激光腔腔长控制到2.5-3cm；另外通过使用窄带低反射率光纤布拉格光栅5（控制在小于3-4GHz）可以保证2μm激光单频输出。 
本发明提供的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器的工作原理如下： 
1570nm同带泵浦激光器作为2微米单频光纤激光器的同带泵浦源，通过光纤波分复用器2耦合进入掺铥石英光纤4，基态能级吸收1570nm泵浦从低能级3F6跃迁至高能级3H4，从激发态3H4跃迁至3F6能级的过程中辐射波长2微米附近的光子。2微米单频激光的产生是通过使用长度很短的高掺杂的掺铥光纤和窄带光纤布拉格光栅实现的，由于激光纵模间距与激光腔腔长相关，减少激光腔长可以增大激光纵模间距，利于单纵模的选取，而窄带光纤布拉格光栅可以进一步限制输出激光的波长范围，最终获得窄线宽2微米单频激光输出。 

Claims (5)

1.一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器，其特征在于：其包括1570nm同带泵浦激光器(1)、光纤波分复用器(2)、高反射率光纤布拉格光栅(3)、掺铥石英光纤(4)、低反射率光纤布拉格光栅(5)和输出光纤(6)；其中，1570nm同带泵浦激光器(1)作为同带泵浦源，其输出尾纤与光纤波分复用器(2)的泵浦输入端口相连接，高反射率光纤布拉格光栅(3)的一端与光纤波分复用器(2)的输出光纤端口相连接，其另一端与掺铥石英光纤(4)的一端相连接，掺铥石英光纤(4)的另一端则与低反射率光纤布拉格光栅(5)相连接，低反射率光纤布拉格光栅(5)另一端与输出光纤(6)相连接，从而输出单频激光。 
2.根据权利要求1所述的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器，其特征在于：所述的1570nm同带泵浦激光器(1)是工作于1570nm的激光器，该激光器或为光纤激光器，或为全固态激光器，采用同带泵浦方式对增益光纤进行抽运。 
3.根据权利要求1所述的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器，其特征在于：所述的高反射率光纤布拉格光栅(3)和低反射率光纤布拉格光栅(5)组成激光腔，并且高反射率光纤布拉格光栅(3)及低反射率光纤布拉格光栅(5)的中心波长均大于1570nm。 
4.根据权利要求1所述的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器，其特征在于：所述的低反射率光纤布拉格光栅(5)单频输出的反射谱带宽控制在<3—4GHz。 
5.根据权利要求1所述的同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器，其特征在于：所述的光纤波分复用器(2)与高反 射率光纤布拉格光栅(3)之间的连接、高反射率光纤布拉格光栅(3)与掺铥石英光纤(4)之间的连接、掺铥石英光纤(4)与低反射率光纤布拉格光栅(5)之间的连接以及低反射率光纤布拉格光栅(5)与输出光纤(6)之间的连接均采用焊接的方式。 
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