CN111541136A - 一种双光纤光栅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双光纤光栅，该双光纤光栅包括双包层光纤、信号光光栅和拉曼光倾斜光栅，双包层光纤包括纤芯、内包层和外包层，信号光光栅和拉曼光倾斜光栅均设于纤芯中，信号光光栅和拉曼光倾斜光栅均为啁啾光栅，拉曼光倾斜光栅的长周期端与信号光光栅的长周期端相对。本发明的双光纤光栅可以实现将外部拉曼光在进入信号光光栅之前滤除，避免了外部拉曼光对信号光光栅的影响。

Description

一种双光纤光栅
技术领域
本发明涉及光纤激光领域，涉及一种双光纤光栅，具体涉及一种带有信号光光栅和拉曼光倾斜光栅的双光纤光栅。
背景技术
光纤激光器具有光束质量高、热管理方便、环境适应性强等优点，被广泛应用于现代工业加工技术中。高功率光纤光栅是光纤激光器中的核心器件，其作用是形成谐振腔，提供信号光反馈。但是，外部注入的拉曼光会对信号光光栅带来不确定性，需要避免外部的拉曼光进入信号光光栅。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可实现外部拉曼光在进入信号光光栅之前被滤除、保证信号光光栅不受拉曼光影响的双光纤光栅。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种双光纤光栅，包括双包层光纤、信号光光栅和拉曼光倾斜光栅，所述双包层光纤包括纤芯、内包层和外包层，所述信号光光栅和拉曼光倾斜光栅均设于所述纤芯中，所述信号光光栅和所述拉曼光倾斜光栅均为啁啾光栅，所述拉曼光倾斜光栅的长周期端与所述信号光光栅的长周期端相对(也作“相接”)。
上述的双光纤光栅，优选的，所述拉曼光倾斜光栅的栅区与所述信号光光栅的栅区最大间隔距离≤1cm。
上述的双光纤光栅，优选的，所述拉曼光倾斜光栅的中心波长等于所述信号光光栅中心波长的一级受激拉曼散射频移波长。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光光栅(2)为高反射率信号光光栅，将信号光反射得到反向信号光，反射率大于99.9％，3dB带宽≥3nm。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光和反向信号光均在所述纤芯中传输，所述信号光从所述信号光光栅的短周期端注入，所述反向信号光与所述信号光的传输方向相反。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光的中心波长、反向信号光的中心波长均与所述信号光光栅的中心波长相等。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光光栅为低反射率信号光光栅，将部分信号光反射得到反向信号光，反射率小于10％，3dB带宽≤1nm，剩余的信号光耦合得到透射信号光。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光、反向信号光和透射信号光均在所述纤芯中传输，所述信号光从所述信号光光栅的短周期端注入，所述反向信号光与所述信号光的传输方向相反，所述透射信号光与所述信号光的传输方向相同。
上述的双光纤光栅，优选的，所述信号光的中心波长、反向信号光的中心波长、透射信号光的中心波长均与所述信号光光栅的中心波长相等。
上述的双光纤光栅，优选的，所述拉曼光倾斜光栅将拉曼光反射得到反向拉曼光(52)，反射率大于99.9％，3dB带宽≥5nm。
上述的双光纤光栅，优选的，所述拉曼光从所述拉曼倾斜光栅的短周期端注入，在所述纤芯中传输，所述反向拉曼光在所述内包层中传输，传输方向与所述拉曼光相反。
上述的双光纤光栅，优选的，所述拉曼光的中心波长、反向拉曼光的中心波长与所述拉曼光倾斜光栅的中心波长相等。
本发明中，拉曼光倾斜光纤的倾斜角度采用常规角度即可，但不限于此。
本发明中，栅区之间的最大间隔距离指的是相对的长周期端之间间距的最大值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供了一种双光纤光栅，通过在一段双包层光纤上写入一个信号光光栅和一个与之相邻的拉曼光倾斜光栅，拉曼光倾斜光栅的长周期端与信号光光栅的长周期端相接，实现了外部的拉曼光在进入信号光光栅之前被滤除，保证了信号光光栅不受拉曼光的影响。
相比于现有技术，本发明的核心创新点是设计了将拉曼光倾斜光栅的长周期端与信号光光栅的长周期端相对的这种排列方式，防止外部拉曼光进入信号光光栅，因为外部拉曼光进入信号光光栅后可能会损坏信号光光栅，体现为直接烧断，采用本发明的排列方式可以完全避免这种情况的发生。
本发明中，拉曼光倾斜光栅与信号光光栅均限定为啁啾光栅，啁啾光栅的使用是有方向性的，通常从短周期端注入，比如信号光从信号光光栅的短周期端注入，拉曼光从拉曼光倾斜光栅的短周期端注入，本发明的方案可以实现在拉曼光倾斜光栅与信号光光栅长周期端相对、且均为啁啾光栅的两个条件下，保护信号光光栅完全不受拉曼光的影响。
附图说明
图1为本发明实施例1的高反射型双光纤光栅的结构示意图。
图2为本发明实施例2的低反射型双光纤光栅的结构示意图。
图例说明：
1、双包层光纤；11、纤芯；12、内包层；13、外包层；2、信号光光栅；3、拉曼光倾斜光栅；41、信号光；42、反向信号光；43、透射信号光；51、拉曼光；52、反向拉曼光。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种本发明的双光纤光栅，具体为一种高反射型双光纤光栅，如图1所示，包括双包层光纤1、信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3，信号光光栅2为高反射率信号光光栅。双包层光纤1包括纤芯11、内包层12和外包层13，信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3均设于纤芯11中。信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3均是啁啾光栅，拉曼光倾斜光栅3的长周期端与信号光光栅2的长周期端相对。图1中，拉曼光倾斜光栅3和信号光光栅2的位置可以调换，但需满足长周期端相对。
本实施例中，拉曼光倾斜光栅3的栅区与信号光光栅2的栅区间隔距离≤1cm。
本实施例中，拉曼光倾斜光栅3的中心波长等于信号光光栅2中心波长的一级受激拉曼散射频移波长。
本实施例中，信号光光栅2(高反射率信号光光栅)将信号光41反射得到反向信号光42，反射率大于99.9％，3dB带宽≥3nm。
本实施例中，信号光41和反向信号光42均在纤芯11中传输，信号光41从信号光光栅2的短周期端注入，反向信号光42与信号光41的传输方向相反。
本实施例中，信号光41的中心波长、反向信号光42的中心波长与信号光光栅2的中心波长相等。
本实施例中，拉曼光倾斜光栅3将外部的拉曼光51反射得到反向拉曼光52，反射率大于99.9％，3dB带宽≥5nm。
本实施例中，外部的拉曼光51从拉曼光倾斜光栅3的短周期端注入，在纤芯11中传输，反向拉曼光52在内包层12中传输，传输方向与拉曼光51相反。需要说明的是，图1中反向拉曼光52的箭头示意主要是指将光耦合进入内包层12，由于激光在光纤内部传输只有两个方向，沿轴向向前(前向)和沿轴向向后(后向)，因此反向拉曼光52的传输方向与拉曼光51相反是指反向拉曼光52与拉曼光51沿轴向传输的方向相反。
本实施例中，拉曼光51的中心波长、反向拉曼光52的中心波长与拉曼光倾斜光栅3的中心波长相等。
经测试，本实施例的双光纤光栅可以实现外部拉曼光在进入信号光光栅之前被滤除，保证了信号光光栅不受拉曼光的影响。
实施例2
一种本发明的双光纤光栅，具体为低反射型双光纤光栅，如图2所示，包括双包层光纤1、信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3，信号光光栅2为低反射率信号光光栅。双包层光纤1包括纤芯11、内包层12和外包层13，信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3均设于纤芯11中。信号光光栅2和拉曼光倾斜光栅3均是啁啾光栅，拉曼光倾斜光栅3的长周期端与信号光光栅2的长周期端相对。
本实施例中，信号光光栅2的栅区与拉曼光倾斜光栅3的栅区最大间隔距离≤1cm。
本实施例中，拉曼光倾斜光栅3的中心波长等于信号光光栅2中心波长的一级受激拉曼散射频移波长。
本实施例中，信号光光栅2(低反射率信号光光栅)将信号光41部分反射得到反向信号光42，反射率小于10％，3dB带宽≤1nm，信号光41的剩余能量耦合至透射信号光43中。
本实施例中，信号光41、反向信号光42和透射信号光43均在纤芯11中传输，信号光41从信号光光栅2的短周期端注入，反向信号光42与信号光41的传输方向相反，透射信号光43与信号光41的传输方向相同。
本实施例中，信号光41的中心波长、反向信号光42的中心波长和透射信号光43的中心波长与信号光光栅2的中心波长相等。
本实施例中，拉曼光倾斜光栅3将拉曼光51反射得到反向拉曼光52，反射率大于99.9％，3dB带宽≥5nm。
本实施例中，拉曼光51从拉曼光倾斜光栅3的短周期端注入，在纤芯11中传输，反向拉曼光52在内包层12中传输，传输方向与拉曼光51相反。
本实施例中，拉曼光51的中心波长、反向拉曼光52的中心波长与拉曼光倾斜光栅3的中心波长相等。
经测试，本实施例的双光纤光栅可以实现外部拉曼光在进入信号光光栅之前被滤除，保证了信号光光栅不受拉曼光的影响。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种双光纤光栅，其特征在于，包括双包层光纤(1)、信号光光栅(2)和拉曼光倾斜光栅(3)，所述双包层光纤(1)包括纤芯(11)、内包层(12)和外包层(13)，所述信号光光栅(2)和拉曼光倾斜光栅(3)均设于所述纤芯(11)中，所述信号光光栅(2)和所述拉曼光倾斜光栅(3)均为啁啾光栅，所述拉曼光倾斜光栅(3)的长周期端与所述信号光光栅(2)的长周期端相对。
2.根据权利要求1所述的双光纤光栅，其特征在于，所述拉曼光倾斜光栅(3)的栅区与所述信号光光栅(2)的栅区最大间隔距离≤1cm。
3.根据权利要求1所述的双光纤光栅，其特征在于，所述拉曼光倾斜光栅(3)的中心波长等于所述信号光光栅(2)中心波长的一级受激拉曼散射频移波长。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的双光纤光栅，其特征在于，所述信号光光栅(2)为高反射率信号光光栅，将信号光(41)反射得到反向信号光(42)，反射率大于99.9％，3dB带宽≥3nm。
5.根据权利要求4所述的双光纤光栅，其特征在于，所述信号光(41)和反向信号光(42)均在所述纤芯(11)中传输，所述信号光(41)从所述信号光光栅(2)的短周期端注入，所述反向信号光(42)与所述信号光(41)的传输方向相反；
和/或，所述信号光(41)的中心波长、反向信号光(42)的中心波长均与所述信号光光栅(2)的中心波长相等。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的双光纤光栅，其特征在于，所述信号光光栅(2)为低反射率信号光光栅，将部分信号光(41)反射得到反向信号光(42)，反射率小于10％，3dB带宽≤1nm，剩余的信号光(41)耦合得到透射信号光(43)。
7.根据权利要求6所述的双光纤光栅，其特征在于，所述信号光(41)、反向信号光(42)和透射信号光(43)均在所述纤芯(11)中传输，所述信号光(41)从所述信号光光栅(2)的短周期端注入，所述反向信号光(42)与所述信号光(41)的传输方向相反，所述透射信号光(43)与所述信号光(41)的传输方向相同。
8.根据权利要求7所述的双光纤光栅，其特征在于，所述信号光(41)的中心波长、反向信号光(42)的中心波长、透射信号光(43)的中心波长均与所述信号光光栅(2)的中心波长相等。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的双光纤光栅，其特征在于，所述拉曼光倾斜光栅(3)将拉曼光(51)反射得到反向拉曼光(52)，反射率大于99.9％，3dB带宽≥5nm。
10.根据权利要求9所述的双光纤光栅，其特征在于，所述拉曼光(51)从所述拉曼倾斜光栅(3)的短周期端注入，在所述纤芯(11)中传输，所述反向拉曼光(52)在所述内包层(12)中传输，传输方向与所述拉曼光(51)相反；
和/或，所述拉曼光(51)的中心波长、反向拉曼光(52)的中心波长与所述拉曼光倾斜光栅(3)的中心波长相等。
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