CN210465747U - 一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，包括紫外激光器、电动位移台、反射镜、多维位移台、平凸柱透镜、设置在紫外激光器和反射镜之间的电子快门、第一多维调节架、安装在第一多维调节架上的相位掩模版、用于固定相位掩膜版的压电陶瓷、第二多维调节架、设置在第二多维调节架上的第一高精度光纤夹具、第三多维调节架、设置在第三多维调节架上的第二高精度光纤夹具、通过第一高精度光纤夹具夹紧的第一无源光纤、通过第二高精度光纤夹具夹紧的第二无源光纤、有源光纤、连接第一无源光纤和有源光纤的第一有源光纤和无源光纤熔点和连接第一无源光纤和有源光纤的第二有源光纤和无源光纤熔点和用于搭载以上部件的光学隔震平台。

Description

一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统

技术领域

本实用新型属于光纤光栅技术领域，具体涉及一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统。

背景技术

目前，光纤光栅运用范围越来越广。但光纤光栅刻写系统繁琐，各器件调节复杂。且因相移相位掩模版制作周期长，制作成本高，波长受限等原因，导致相移光纤光栅波段覆盖范围极小。很多情况下需要依靠进口单频相移光纤光栅来完成分布反馈光纤激光器的生产，导致分布反馈光纤激光器成本极高，运用范围极其有限。

发明内容

鉴于以上存在的技术问题，本实用新型用于提供一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，包括紫外激光器、电动位移台、设置在电动位移台上的反射镜、多维位移台、设置在多维位移台上的平凸柱透镜、设置在紫外激光器和反射镜之间的电子快门、第一多维调节架、安装在第一多维调节架上的相位掩模版、和用于固定相位掩模版的压电陶瓷、第二多维调节架、设置在第二多维调节架上的第一高精度光纤夹具、第三多维调节架、设置在第三多维调节架上的第二高精度光纤夹具、通过第一高精度光纤夹具夹紧的第一无源光纤、通过第二高精度光纤夹具夹紧的第二无源光纤、有源光纤、连接第一无源光纤和有源光纤的第一有源光纤和无源光纤熔点和连接第一无源光纤和有源光纤的第二有源光纤和无源光纤熔点和用于搭载以上部件的光学隔震平台。

优选地，多维位移台用于调节平凸柱透镜的多个维度。

优选地，第一多维调节架用于调节相位掩模版的多个维度。

优选地，光学隔震平台进一步包括防震台底座支架、防震台台面，以及用于连接防震台底座支架和防震台台面的防震橡胶气囊，防震台台面设置有若干台面固定螺纹孔位，用于固定系统的各个部件。

采用本实用新型具有如下的有益效果：

(1)该系统可以批量化生产分布反馈光纤激光器所用的核心器件相移光纤光栅；

(2)重复性高，生产成本低，供货周期短；

(3)均匀相位掩模版利用率高，该系统同时可以实现均匀光纤光栅，相移光纤光栅交替刻写等优势。目前国内光纤光栅使用趋势以均匀光纤光栅居多，均匀光纤光栅被广泛的运用于光纤通信、光纤激光器、光纤传感器等，市场需求量远高于相移光纤光栅。从需求量与利用率来说，均匀相位掩模版所创造的总产值及总利润远高于相移相位掩模版。但相移光纤光栅由于体积小，稳定单纵模输出的特性，被广泛运用于分布反馈光纤激光器，且相移光纤光栅物料成本相对较低，但由于制作难度大，刻写技术要求高，所以单个相移光纤光栅单个利润较高。均匀相位掩模版的价格远低于刻写相移光纤光栅的相移相位掩模版，同时购买均匀相位掩模版和相移相位掩模版会带来较高的物料成本；且相移相位掩模版的整体利用率会低于均匀相位掩模版，相移相位掩模版成本回收周期长。但该系统可以通过均匀相位掩模版来刻写均匀光纤光栅以及相移光纤光栅，实现均匀光纤光栅与相移光纤光栅穿插刻写生产的优势，大大提高了生产利润，降低物料成本和掩模版的闲置率，实现相位掩模版成本回收周期短的优势。

(4)可以实现一块均匀相位掩模版，刻写出各种不同相移量的光纤光栅。通过压电陶瓷的控制软件来快速改变压电陶瓷不同间距的位移，压电陶瓷的快速位移会带动均匀相位掩模版快速地位移，从而使光纤光栅在刻写的过程中有一个折射率调制出现一个非周期性的变化，称之为相位突变。均匀相位掩模版不同间距的位移，会带来不同大小的相位突变，不同大小的相位突变可以形成不同大小的相移量。可以通过改变同一周期均匀相位掩模版的不同快速位移间距，来实现刻写1/2π相移，π相移，3/2π相移及其他不同相移量的光纤光栅。由于相移相位掩模版的制作完成时，相移量已经完全固定无法改变，所以相移相位掩模版通常是一块相移相位掩模版对应一个单一的相移量，想实现多个相移量的相移光纤光栅刻写，必须具备多块不同相移量的相移相位掩模版，这样做的话相移相位掩模版的闲置率更高，对于企业来说相移相位掩模版成本回收更困难。

附图说明

图1为本实用新型实施例的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统中光学隔震平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，所示为本实用新型实施例的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，包括紫外激光器1、电动位移台2、设置在电动位移台上的反射镜 3、多维位移台4、设置在多维位移台上的平凸柱透镜5、设置在紫外激光器1 和反射镜3之间的电子快门6、第一多维调节架7、安装在第一多维调节架7 上的相位掩模版9、和用于固定相位掩模版9的压电陶瓷8、第二多维调节架 10、设置在第二多维调节架10上的第一高精度光纤夹具12、第三多维调节架 11、设置在第三多维调节架11上的第二高精度光纤夹具13、通过第一高精度光纤夹具12夹紧的第一无源光纤14、通过第二高精度光纤夹具13夹紧的第二无源光纤15、有源光纤18、连接第一无源光纤和有源光纤的第一有源光纤和无源光纤熔点16、连接第一无源光纤和有源光纤的第二有源光纤和无源光纤熔点 17和用于搭载以上部件的光学隔震平台19。以上设置的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，紫外激光器1的波段由掺锗的二氧化硅光纤吸收峰决定。电动位移台2通过搭载反射镜,控制位移台的行程,从而控制反射镜移动的位移量,来实现刻写时栅区长度可控。反射镜，用于反射激光，反射激光的波段由紫外激光器波段决定。多维位移台4用于调节柱透镜的多个维度。低能量激光经过平凸柱透镜5聚焦，实现光纤有效折射率更大的变化，提高转换效率。电子快门6的设置使得紫外激光器可以避免频繁打开或关闭,让紫外激光器可以持续工作,保证紫外激光器功率更稳定。第一多维调节架7用于调节相位掩模版多个维度。相位掩模版9固定在压电陶瓷上，可实现相位掩模版水平位置瞬间快速调节。相位掩模版9用于抑制零级衍射，提高±1级衍射，决定分布反馈激光器波段，常用的均匀周期的相位掩模版即可，结构上由无数个间隔nm级的竖直条纹组成。第二多维调节架10和第三多维调节架11分别用于调节第一高精度光纤夹具12和第二高精度光纤夹具13维度，保证光纤每次放置位置基本一致。第一无源光纤14和第二无源光纤15分别为分布反馈光纤激光器的泵浦输入端和信号输出端，光纤类型由泵浦波长和信号波长决定。设置连接第一无源光纤和有源光纤的第一有源光纤和无源光纤熔点16、连接第一无源光纤和有源光纤的第二有源光纤和无源光纤熔点17，通过熔接优化，降低熔接损耗。有源光纤18是分布反馈光纤激光器的核心部分，光纤光栅刻写在有源光纤上，达到反馈和增益同时进行，通过光纤光栅刻写，实现单纵模稳定输出，无跳模和克服功率不稳定现象。光学隔震平台19作为系统搭载媒介，减小地面振动对刻写系统的及刻写过程的影响。

参见图2，所示为光学隔震平台19的结构示意图，为了更好的实现防震效果，光学隔震平台19进一步包括防震台底座支架191、防震台台面193，以及用于连接防震台底座支架191和防震台台面193的防震橡胶气囊(192)。防震台台面193设置有若干台面固定螺纹孔位，用于固定系统的各个部件。

系统安装及调试方法如下：调节紫外激光器1的位置，保证紫外激光与光学隔震平台19平行并与平台上的固定器件的螺纹孔同一直线；将反射镜3安装在电动位移台2上，调节反射镜3的维度与角度，使紫外激光通过反射镜反射后偏转45°并与隔震光学平台19仍然平行；安装第一多维位移台10、第二多维移位台11，初步保证在一直线上，且分别安装第一高精度光纤夹12、第二高精度光纤夹13在第一多维位移台10、第二多维位移台11上；在第一高精度光纤夹12、第二高精度光纤夹13上分别安装熔接第一无源光纤14、第二无源光纤15和有源光纤18，熔接后的光纤需要被拉直，且带部分应力，调节第一多维位移台10、第二多维位移台11的高度使得熔接过后的光纤平行于光学隔震平台19，调节第一多维位移台10、第二多维位移台11的前后，使得有源光纤 18垂直于紫外激光，此时第一无源光纤14、第二无源光纤15和有源光纤18 作为基准不可调节，直到系统调节完毕；调节多维位移台4的维度，实现紫外激光与平凸柱透镜5的平面完全垂直，调节多维位移台4的前后，保证紫外激光经过柱面镜聚焦后焦点在有源光纤18附近；安装电子快门6，使得紫外激光打在关闭的快门的光阑上；分别依次安装第一多维调节架7，压电陶瓷8安装在第一多维调节架7上，安装相位掩模版9在压电陶瓷8上，打开电子快门6 的光阑，调节第一多维调节架7的高度，使得紫外激光可以通过相位掩模版9 的光栅条纹上，调节第一多维调节架7的维度，使得通过平凸柱面镜5的紫外激光垂直于相位掩模版9，调节第一多维调节架7的y轴方向使相位掩模版9与有源光纤18接近，距离约为60um，调节第一多维调节架7的其他维度，使得相位掩模版9的光栅条纹与有源光纤18宏观上平行，微观上垂直(因为掩模版的光栅条纹间隔较小，宏观上看起来是一条横线，实际是由无数条垂直的竖线组成的)，光路调节完成，取下熔接光纤，关闭电子快门6的光阑，刻写系统调试完成。

利用该系统刻写相移光纤光栅，通过改变压电陶瓷不同的快速位移的值，且该位移可重复且精确控制；使得相位掩模版具有与压电陶瓷一致大小的位移，且通过软件实现压电陶瓷的位移可以保持不变，直到光纤光栅刻写结束。光纤光栅刻写过程中会产生不同长度的未刻写区域(即光纤光栅刻写过程中折射率调制非周期性变化导致相位突变的区域)，未刻写的区域极窄，只允许通过单种模式,可实现光纤光栅对模式的选择和波长反馈同时进行,保证了光纤激光器的单纵模输出。不同大小的压电陶瓷位移，可得到不同大小的相移量。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (4)

1.一种分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，其特征在于，包括紫外激光器(1)、电动位移台(2)、设置在电动位移台上的反射镜(3)、多维位移台(4)、设置在多维位移台上的平凸柱透镜(5)、设置在紫外激光器(1)和反射镜(3)之间的电子快门(6)、第一多维调节架(7)、安装在第一多维调节架(7)上的相位掩模版(9)、和用于固定相位掩模版(9)的压电陶瓷(8)、第二多维调节架(10)、设置在第二多维调节架(10)上的第一高精度光纤夹具(12)、第三多维调节架(11)、设置在第三多维调节架(11)上的第二高精度光纤夹具(13)、通过第一高精度光纤夹具(12)夹紧的第一无源光纤(14)、通过第二高精度光纤夹具(13)夹紧的第二无源光纤(15)、有源光纤(16)、连接第一无源光纤和有源光纤的第一有源光纤和无源光纤熔点(17)和连接第一无源光纤和有源光纤的第二有源光纤和无源光纤熔点(18)和用于搭载以上部件的光学隔震平台(19)。

2.如权利要求1所述的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，其特征在于，多维位移台(4)用于调节平凸柱透镜(5)的多个维度。

3.如权利要求1所述的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，其特征在于，第一多维调节架(7)用于调节相位掩模版(9)的多个维度。

4.如权利要求1所述的分布反馈光纤激光器的相移光纤光栅刻写系统，其特征在于，光学隔震平台(19)进一步包括防震台底座支架(191)、防震台台面(193)，以及用于连接防震台底座支架(191)和防震台台面(193)的防震橡胶气囊(192)，防震台台面(193)设置有若干台面固定螺纹孔位，用于固定系统的各个部件。

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