CN106253037A - 外腔型窄线宽v槽光纤光栅激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，包括增益介质，在增益介质的一端镀高反射膜，在增益介质的另一端镀有增透膜Ⅰ，在增益介质外部并与增透膜Ⅰ相对的位置设置有光纤光栅载体，所述光纤光栅载体上端面设置有V型槽，光纤光栅的一端固定在V型槽内，光纤光栅的另一端伸出光纤光栅载体，在光纤光栅载体与增益介质相对应的一端设置有增透膜Ⅱ，增透膜Ⅱ与增透膜Ⅰ相对应。本发明的优点如下：（1）加V槽的光纤光栅与增益介质的耦合损耗小。（2）加V槽后光纤光栅抗冲击性好，噪声小。（3）光纤光栅作反射结构和波长选择，噪声小，线宽窄。（4）光纤光栅作谐振腔的一部分，激光器耦合进光纤不需要透镜，结构简单，损耗小。

Description

外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器。

背景技术

激光器在通信、军事、医疗和光信息处理等领域都将有广阔的应用前景，特别是在光通信领域，随着光波分复用技术的发展，光纤激光器将能很好地满足通信系统对光源的更高要求。目前通信用激光器主要是半导体激光器，存在的问题有：半导体激光器单色性较差，线宽较宽，所以应用布拉格光栅的窄线宽激光器应运而生。由于波导型的布拉格光栅的窄线宽激光器具有较大的耦合损耗，m＝0级的布拉格光栅制作成本高，较难制作。虽然现在存在一些光纤型光栅激光器，但是抗冲击能力小，容易产生噪音。

发明内容

本发明要解决的是波导型外腔光栅激光器耦合效率低，制作成本高，光纤型光栅激光器抗震动性差，容易产生噪声等技术问题，从而提供一种耦合损耗小，抗击性能好，噪音小，制作成本低的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，包括增益介质，在增益介质的一端镀高反射膜，在增益介质的另一端镀有增透膜Ⅰ，在增益介质外部并与增透膜Ⅰ相对的位置设置有光纤光栅载体，所述光纤光栅载体上端面设置有V型槽，光纤光栅的一端固定在V型槽内，光纤光栅的另一端伸出光纤光栅载体，在光纤光栅载体与增益介质相对应的一端设置有增透膜Ⅱ，增透膜Ⅱ与增透膜Ⅰ相对应。

在光纤光栅载体的上端设置有盖板，盖板将光纤光栅的固定在V型槽内。盖板和V型槽配合使用的，起到固定的作用，防止光纤光栅晃动。

所述V型槽的夹角为60度，容易加工。

所述V型槽内的光纤光栅到V型槽两侧的距离相等。

所述V型槽的高度等于1.5倍光纤光栅的直径，负容差为0.5μm。固定光纤光栅，这样既可以保证光纤光栅的位置，又可以防止光纤光栅松动错位。

所述增透膜Ⅰ的宽度大于等于增透膜Ⅱ的宽度，所述增透膜Ⅰ的高度大于等于增透膜Ⅱ的高度，所述增透膜Ⅱ的宽度大于光纤光栅的直径；所述增透膜Ⅱ的高度大于光纤光栅的直径。

所述光纤光栅的有折射率为1.44-1.46。可以根据实际需要进行修改。

所述V型槽内的光纤光栅到V型槽两侧的距离相等。

所述V型槽为若干个，V型槽之间相互平行设置且V型槽之间的间距125μm-250μm。具体距离可以自行调整。

本发明的优点如下：(1)加V槽的光纤光栅与增益介质的耦合损耗小。(2)加V槽后光纤光栅抗冲击性好，噪声小。(3)光纤光栅作反射结构和波长选择，噪声小，线宽窄。(4)光纤光栅作谐振腔的一部分，激光器耦合进光纤不需要透镜，结构简单，损耗小。高反射膜的作用是增加我们所需要波长的光的反射率。增透膜的作用是增加光的透过率，减小反射损耗。且光纤光栅露出光纤光栅载体的一端作为尾纤，没有耦合损耗，且使用的V型槽结构更稳固，保证光纤的位置稳定，降低损耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图3为本发明的使用状态图。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，一种外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，包括增益介质1，在增益介质1的一端安镀高反射膜2，在增益介质1的另一端安镀增透膜Ⅰ3，在增益介质1外部并与增透膜Ⅰ3相对的位置设置有光纤光栅载体4，所述光纤光栅载体4上端面设置有V型槽5，所述V型槽5的夹角为60度，容易加工。

光纤光栅6的一端固定在V型槽5内，且所述V型槽5内的光纤光栅6到V型槽5两侧的距离相等。且V型槽的高度等于1.5倍光纤光栅的直径，负容差为0.5μm。这样既可以保证光纤光栅的位置，又可以防止光纤光栅松动错位。

光纤光栅6的另一端伸出光纤光栅载体4，在光纤光栅载体4与增益介质1相对应的一端设置有增透膜Ⅱ8，增透膜Ⅱ8与增透膜Ⅰ3相对应。所述光纤光栅6为布拉格光纤光栅。且所述光纤光栅的有效折射率为1.44-1.46之间，可以根据实际需要进行修改。

布拉格光纤光栅作为外腔激光器的波长选择和反射结构。

所述增透膜Ⅰ3的宽度大于等于增透膜Ⅱ8的宽度，所述增透膜Ⅰ3的高度大于等于增透膜Ⅱ8的高度，所述增透膜Ⅱ8的宽度大于光纤光栅6的直径；所述增透膜Ⅱ8的高度大于光纤光栅6的直径。

在光纤光栅载体4的上端设置有盖板7，盖板7将光纤光栅6的一端限定在V型槽5内。盖板和V型槽配合使用的，起到固定的作用，防止光纤光栅晃动。

在本实施例中，所述V型槽可以设置为若干个，V型槽之间相互平行设置且V型槽之间的间距在125μm-250μm之间。具体距离可以自行调整。通过改变波长对应的增益介质，增透膜，高反模，和布拉格光纤光栅，实现每个光纤不同波长输出，

工作原理：增益介质在激励源产生受激辐射，受激辐射产生的光，由于只有布拉格波长的光被光纤光栅反射，所以只有布拉格波长的光可以在谐振腔(由高反膜和光纤光栅构成)中发生谐振，形成特定波长的激光，由于布拉格光栅反射谱宽很窄，可以通过控制光纤光栅长度减小线宽，可以使激光器的线宽达到几十KHz。且增透膜是为了增大增益介质与光纤光栅的耦和效率，降低损耗。

如图3所示，增益介质在泵浦光9的作用下粒子数反转，低能级的电子被泵浦到能级较高的激发态，同时大部分电子在极短的时间内掉到同一个较低的能态上，辐射出相同频率的光子。受激辐射产生大量光子，凡不沿谐振腔轴线形运动的光子和不满足布拉格波长的光很快溢出腔体外，与增益介质不再接触。沿轴线运动的光子且满足布拉格波长的光，在高反膜和布拉格光栅之间往返振荡，与增益介质不断作用，粒子产生受激辐射，沿轴先运动的光子数不断增加，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的激光，从光纤输出。

在本实施例中，光纤光栅的布拉格波长为

λ_D＝2n_efΛ

其中，n_ef是光在波导中的有效折射率，Λ是光栅的周期。

且中心波长为

${\mathrm{\λ}}_C=(1+\frac{\stackrel{\‾}{{\mathrm{\δn}}_{eff}}}{n_{eff}}){\mathrm{\λ}}_D$

光纤光栅的反射率公式

$r_{max}={\tanh }^2\left(\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\ν}\stackrel{\‾}{{\mathrm{\δn}}_{eff}}L\right)$

其中，是有效折射率增量，L是光纤光栅长度，可以通过改变光纤光栅周期，选择自己所需要的波长。改变光纤光栅的反射率可以改变激光器输出的线宽。

假如纤芯的有效折射率为1.46，光栅光纤的有效折射率改变量为0.0002，，光纤光栅周期为530.5nm，光纤光栅的长度为7.96mm。该光纤光栅的中心波长λ_D＝1549.27nm，最大反射率为99.37％。

Claims (7)

1.一种外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：包括增益介质（1），在增益介质（1）的一端镀有高反射膜（2），在增益介质（1）的另一端镀有增透膜Ⅰ（3），在增益介质（1）外部并与增透膜Ⅰ（3）相对的位置设置有光纤光栅载体（4），所述光纤光栅载体（4）上端面设置有V型槽（5），光纤光栅（6）的一端固定在V型槽（5）内，光纤光栅（6）的另一端伸出光纤光栅载体（4），在光纤光栅载体（4）与增益介质（1）相对应的一端镀有增透膜Ⅱ（8），增透膜Ⅱ（8）与增透膜Ⅰ（3）相对应。

2.根据权利要求1所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：在光纤光栅载体（4）的上端设置有盖板（7），盖板（7）将光纤光栅（6）的一端限定在V型槽（5）内。

3.根据权利要求1或2所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：所述V型槽（5）的夹角为60度。

4.根据权利要求3所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：所述V型槽（5）内的光纤光栅（6）到V型槽（5）两侧的距离相等。

5.根据权利要求3所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：所述V型槽的高度等于1.5倍光纤光栅的直径，负容差为0.5μm。

6.根据权利要求3所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：所述增透膜Ⅰ（3）的宽度大于等于增透膜Ⅱ（8）的宽度，所述增透膜Ⅰ（3）的高度大于等于增透膜Ⅱ（8）的高度，所述增透膜Ⅱ（8）的宽度大于光纤光栅（6）的直径；所述增透膜Ⅱ（8）的高度大于光纤光栅（6）的直径。

7.根据权利要求1所述的外腔型窄线宽V槽光纤光栅激光器，其特征在于：所述 V型槽为若干个， V型槽之间相互平行设置且V型槽之间的间距在125μm-250μm。