CN106384931B - 基于光流体的扫频激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤通信、光纤激光器领域，具体涉及一种基于光流体的扫频激光器。基于光流体的扫频激光器，包括泵浦光源、光纤波分复用器、掺铒光纤和光谱分析仪，所述泵浦光源与光纤波分复用器相连，光纤波分复用器的输出端连接光谱分析仪，光纤波分复用器的公共端与掺铒光纤熔接在一起，掺铒光纤末端切平并固定在水平光纤夹具上，水平光纤夹具固定于高精度线性平移台上，切平的掺铒光纤尾纤涂有光学流体。

Description

基于光流体的扫频激光器
技术领域
本发明涉及光纤通信、光纤激光器领域，具体涉及一种基于光流体的扫频激光器。
背景技术
在光传输系统中，扫频激光器可以产生周期性波长调谐输出，广泛应用于光纤光栅解调仪和光学相干技术，扫频激光器的核心器件是可调谐滤波器，如声光滤波器、法布里-珀罗（F-P）滤波器，现有的扫频激光器一般用半导体光放大器（SOA）作为增益介质，扫频光的输出主要是依靠可调谐滤波器，而这些滤波器都有较高的价格，同时用SOA作为增益介质也增加了整个扫频激光器的成本。如专利《高速宽带窄线宽扫频全光纤激光器》（申请号201310638343.6），用到了半导体激光器、半导体激光器驱动电流源、光纤耦合器、光纤隔离器、光纤波分复用器等大量元器件；专利《一种基于声光偏转器的声光扫频激光器》（申请号201210247904.5），包括声光偏转器、光束偏折装置、分光元件、偏振控制器、光隔离器、准直器、光纤和声波信号控制系统等。这些方法都没有效的降低制造成本，因此，寻找一种结构简单、成本低的方法来制造扫频激光器具有重要的应用价值。
本专利基于光学牛顿流体提出采用流体自身作为腔反馈和模式选择的扫频激光器，具有结构简单、易操作、成本低廉等优点。流体的两个表面形成谐振腔，光波在流体的谐振腔中形成震荡，最终在流体共振腔内形成一个具有特定频率的足够强的激发光场。同时，流体是一个动态变化光学谐振腔，在光波传输中形成了一个波长选择器。随流体前进产生了形状的变化，从而产生了激光输出波长发生变化，实现扫频激光输出。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足提供一种简单可行的基于光流体的扫频激光器。该扫频激光器实现了扫频光输出，相比于现有技术具有扫频速率可控、操作方便、成本低廉的特点。
本发明提供的技术方案是：
基于光流体的扫频激光器，包括泵浦光源、光纤波分复用器、掺铒光纤和光谱分析仪，所述泵浦光源与光纤波分复用器相连，光纤波分复用器的输出端连接光谱分析仪，光纤波分复用器的公共端与掺铒光纤熔接在一起，掺铒光纤末端切平并固定在水平光纤夹具上，水平光纤夹具固定于高精度线性平移台上，切平的掺铒光纤尾纤涂有光学流体。
具体的，所述的泵浦光源是波长为980nm的泵浦激光源。
具体的，所述的光纤波分复用器为980/1550nm波分复用器。
具体的，所述的切平的掺铒光纤尾纤是将掺铒光纤剥去包层在切割刀上制作成的。
具体的，所述的光学流体是液体在掺铒光纤尾纤上在自身重力、摩擦力和表面张力共同作用下形成。
本发明主要利用掺铒光纤切平的尾纤上光学流体，光学流体在自身重力作用下形成的流动特性具有光学的反射、折射性质，也具有液体的流动性质从而能实现扫频光输出，所述光学流体内，两个反射面一平一凹，入射进入光学流体的光波，满足驻波条件，达到谐振，光波因干涉而加强，从而提供正反馈，谐振激光输出，相比于现有技术具有扫频速率可控、操作方便、成本低廉的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是具体实施例中流体运动状态示意图；
图3是具体实施例扫频激光输出光谱图；
图4是没有光流体作用的输出光谱图。
1泵浦光源 2光纤波分复用器 3 掺铒光纤 4 水平光纤夹具
5 高精度六维调节架 6 切平的掺铒光纤尾纤 7光学流体
8 光谱分析仪。
具体实施方式
如图1所示为本具体实施方式基于光流体的扫频激光器的结构示意图，包括泵浦光源1、光纤波分复用器2、掺铒光纤3和光谱分析仪8，所述的泵浦光源1是波长为980nm的泵浦激光源，所述的光纤波分复用器2为980/1550nm波分复用器。所述泵浦光源1与光纤波分复用器2相连，光纤波分复用器2的输出端连接光谱分析仪8，光纤波分复用器2的公共端与掺铒光纤3熔接在一起，掺铒光纤3末端切平并固定在水平光纤夹具4上，水平光纤夹具4固定于高精度线性平移台5上，切平的掺铒光纤尾纤6涂有光学流体7。所述的切平的掺铒光纤尾纤6是将掺铒光纤剥去包层在切割刀上制作成的。所述的光学流体7是液体在掺铒光纤尾纤上在自身重力、摩擦力和表面张力共同作用下形成。
该实施例中选用的光学流体是折射率等于1.6的折射率匹配液。
泵浦光源1的光经过光纤波分复用器2进入掺铒光纤3，产生C波段的增益光，之后进入折射率匹配液的光学流体7中，光纤、光学流体、空气折射率分别为1.45、1.6、1，形成两个反射面，入射进入光学流体7的光波中满足驻波谐振条件的光波因干涉而加强，从而提供正反馈，实现光放大，并返回到光路中，从光纤波分复用2的输出端输出，形成激光输出；同时随着光学流体7形状的变化，满足谐振的波长不同，最终选择输出的激光波长不同，从而实现了激光器扫频光输出。
实施例中掺铒光纤尾纤上涂有光学流体，光学流体的运动黏性系数在室温时为常数vmm2/s，匹配液密度在室温时为常数ρg/cc。故其运动粘性系数μ=ρv在室温时为定值，该流体服从牛顿内摩擦定理，为牛顿流体。使用的光学流体的运动黏性系数（Kinematicviscosity）从匹配液参数表上读出为v=31 cSt at 25°=31 mm2/s，匹配液密度（Density）ρ=1.161 g/cc at 25°。故其运动粘性系数μ=ρv在25°时为定值，该流体服从牛顿内摩擦定理，理论上任何流体都可以成为本专利的实验用光学流体。
图2是用微元法分析的光学流体7在重力作用下的运动形态示意图。用微元法将匹配液视为无数个小的单元，每一个单元在没有受到任何的影响时候的近似状态为为图2中a所示；单个光学流体单元在自身张力、重力以及牛顿内摩擦力的作用，最终会形成入图2中b所示的状态；由于光学流体表面张力作用，整个光学流体最终会呈现向外扩张的趋势，形成图2中c所示的最终形态。而在未达到最终形态之前的运动态，变化的只是每个单元的厚度，不同的厚度对应不同的谐振波长，所以光学流体7的这种牛顿流体特性形成了扫频激光的输出。
如图3是切平的掺铒光纤尾纤6涂有光学流体7后从光谱分析仪4上输出的光谱图，图4是切平的掺铒光纤尾纤6未涂有光学流体7从光谱分析仪4上输出的光谱图，对比图3和图4，可以清楚的看到，光学流体的这种牛顿流体特性形成了扫频激光的输出。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.基于光流体的扫频激光器，包括泵浦光源(1)、光纤波分复用器(2)、掺铒光纤(3)和光谱分析仪(8)，其特征在于，所述泵浦光源(1)与光纤波分复用器(2)相连，光纤波分复用器(2)的输出端连接光谱分析仪(8)，光纤波分复用器(2)的公共端与掺铒光纤(3)熔接在一起，掺铒光纤(3)末端切平并固定在水平光纤夹具(4)上，水平光纤夹具(4)固定于高精度线性平移台(5)上，切平的掺铒光纤尾纤(6)涂有光学流体(7)；
随着所述光学流体(7)形状的变化，满足谐振的波长不同，最终选择输出的激光波长不同。
2.根据权利要求1所述基于光流体的扫频激光器，其特征在于，所述的泵浦光源(1)是波长为980nm的泵浦激光源。
3.根据权利要求1所述基于光流体的扫频激光器，其特征在于，所述的光纤波分复用器(2)为980/1550nm波分复用器。
4.根据权利要求1所述基于光流体的扫频激光器，其特征在于，所述的切平的掺铒光纤尾纤(6)是将掺铒光纤剥去包层在切割刀上制作成的。
5.根据权利要求1所述基于光流体的扫频激光器，其特征在于，所述的光学流体(7)是液体在掺铒光纤尾纤上在自身重力、摩擦力和表面张力共同作用下形成。
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