CN109270614A - 一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的制作方法，首先根据数学模型计算出各段倾斜光栅的参数，其次利用紫外光刻系统刻写级联式非线性效应抑制型倾斜光栅，接着将刻写好的级联式非线性效应抑制型倾斜光栅进行高温退火，最后将级联型倾斜光栅短波长方向一端和低反光栅熔接，另一端与QBH熔接，即可有效滤除光纤激光器中多类型非线性效应产生的激光。本发明可以对激光器中多种类型的非线性效应同时进行抑制，从而大幅提升激光器的线宽水平。

Description

一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的制作方法
技术领域
本发明属于光纤光栅领域，具体涉及一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的制作方法。
背景技术
国际上已经开展了关于利用倾斜光栅抑制激光器非线性效应的研究。目前实现了在单模单包层光纤（纤芯直径为6微米/包层直径为125微米）上刻写倾斜光栅，并应用于MOPA结构中的光纤激光器种子源以抑制其所产生的受激拉曼散射（抑制效果≥25dB），减小放大级中受激拉曼散射的能量，改善了激光器的输出光谱线宽与斜率效率，但目前其功率水平在20W以内，千瓦级功率水平的倾斜光栅抑制非线性效应研究还未有报道。但目前的研究表明，利用倾斜光栅实现激光器中非线性效应的抑制方案在原理和技术上是可行的，具有较好的巨大应用价值。
但目前所研究的倾斜光栅只对受激拉曼散射具有较好的抑制效果，而对光纤激光器中存在的自相位调制、四波混频等非线性效应不具备抑制效果。另外目前只实现了在单模光纤上刻写倾斜光栅，因此只能应用于低功率单包层光纤激光器中，对于千瓦级高功率双包层光纤激光器不具有实用价值。同时，一种栅格结构的倾斜光栅只能抑制一种非线性效应，因此为了最大程度地抑制激光器中由于非线性效应产生的激光，本发明提出了级联式多类型非线性效应抑制型光栅结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，能够实现同时抑制高功率光纤激光器中多种非线性效应的作用，承受功率高，滤除效果高达99%以上。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，方法步骤如下：
第一步：在同一根光纤上刻写与受激拉曼散射光波长、WFM波长以及两者交叉相位调制形成的光波长相对应的倾斜光栅，其中各级光栅段的栅面分别与光纤横截面成一定夹角；
第二步：退火
将上述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅进行高温退火；
第三步：将退完火的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅取出，在其短波长方向用蒙砂膏蒙砂，制作包层光剥离器，用带水冷的封装壳进行封装。
进一步地，第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅带宽足够宽。
进一步地，第三步中，所述受激拉曼散射、四波混频、交叉相位调制的滤除效果大于99%。
进一步地，第三步中所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅与包层光剥离器的距离不超过10mm。
进一步地，第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅中各级光栅段的栅面与光纤横截面形成的夹角均不相同，且依次递增。
进一步地，第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅中形成三级光栅段，它们的栅面与光纤横截面形成的夹角依次为4°、4.5°、5°。
进一步地，第一步中的光纤采用掺锗光纤。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）滤波范围广，一根光纤光栅能够同时抑制多种非线性效应；（2）滤除效果好，滤除效果可达到99%以上。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅应用在光纤激光器中的结构示意图。
图3是本发明级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
目前所研究的倾斜光栅只对受激拉曼散射具有较好的抑制效果，并且一种栅格结构的倾斜光栅只能抑制一种非线性效应，因此为了最大程度地抑制激光器中由于非线性效应产生的激光，本发明提出了级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅结构。
结合图1，一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，方法步骤如下：
第一步：在同一根光纤上刻写分别与受激拉曼散射光波长、四波混频（WFM）波长以及两者交叉相位调制形成的光波长相对应的倾斜光栅1，其中各级光栅段的栅面分别与光纤横截面成一定夹角。
第二步：退火
将上述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1进行高温退火，以防高功率情况下载氢光纤温度过高所带来的激光器烧毁等严重后果。
第三步：将退完火的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1取出，在连接QBH的一端，制作包层光剥离器2，用带水冷的封装壳进行封装。
将封装好的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1接入光纤激光器系统中即可。
第一步中的光纤采用掺锗光纤。
所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1带宽足够宽，能有效滤除受激拉曼散射、四波混频以及交叉相位调制，使光纤激光器工作状态更加稳定，提高了光纤激光器的光束质量。
所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1滤除非线性效应效果大于99% 。
结合图3，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅1中各级光栅段的栅面与光纤横截面形成的夹角均不相通，且依次递增使得激光器中非线性效应产生的激光通过倾斜光栅各段后由正向传输的纤芯模转化成反向传输的包层模，从而达到滤波效果。
搭建单腔振荡光纤激光器系统如图2，泵浦光通过合束器后通过高反光栅（HR），在高反光栅（HR）与低反光栅（OC）之间接入一定长度的掺镱光纤（YDF）形成谐振腔，泵浦光进入谐振腔后会在HR和OC之间产生振荡，再从OC端输出。实验证明，本发明的级联式非线性效应抑制型光纤光栅能够有效地抑制光纤激光器中的各种非线性效应。

Claims (7)

1.一种级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅的制作方法，其特征在于，方法步骤如下：
第一步：在光纤上刻写与受激拉曼散射光波长、四波混频波长以及两者交叉相位调制形成的光波长相对应的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1），其中各级光栅段的栅面分别与光纤横截面成一定夹角；
第二步：退火
将上述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）进行高温退火；
第三步：将退完火的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）取出，在其短波长方向用蒙砂膏蒙砂，制作包层光剥离器（2），用带水冷的封装壳进行封装。
2.根据权利要求1所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）的带宽足够宽。
3.根据权利要求1所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第三步中，所述受激拉曼散射光、四波混频以及两者交叉相位调制形成的光滤除效果大于99%。
4.根据权利要求1所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第三步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）与包层光剥离器（2）的距离不超过10mm。
5.根据权利要求1所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）中各级光栅段的栅面与光纤横截面形成的夹角均不相同，且依次递增。
6.根据权利要求1或4所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第一步中，所述级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅（1）中形成三级光栅段，它们的栅面与光纤横截面形成的夹角依次为4°、4.5°、5°。
7.根据权利要求1所述的级联式多类型非线性效应抑制型倾斜光栅制作方法，其特征在于：第一步中的光纤采用掺锗光纤。
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