CN220456877U - 一种dbr单频光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种DBR单频光纤激光器，包括泵浦激光器、波分复用器、高反射率宽带光纤布拉格光栅、第一掺杂光纤、低反射率窄带光纤布拉格光栅、第二掺杂光纤，泵浦激光器的输出端连接所述波片型波分复用器的输入端，波分复用器的输出端连接所述高反射率宽带光纤布拉格光栅的一端，高反射率宽带光纤布拉格光栅的另一端熔接第一掺杂光纤的一端，以作为前腔镜，低反射率窄带光纤布拉格光栅的一端熔接第一掺杂光纤的另一端，以作为后腔镜，其中，低反射率窄带光纤布拉格光栅的另一端熔接第二掺杂光纤，且前腔镜、后腔镜和第一掺杂光纤构成所述DBR单频光纤激光器的谐振腔。本申请的DBR单频光纤激光器利用残余的泵浦，进一步提高光纤激光输出功率。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种DBR单频光纤激光器。
背景技术
单频激光器通常指的是单纵模输出，光频谱线宽很窄的激光器。主要包括单频半导体激光器和单频光纤激光器(single-frequency fiber laser,SFFL)两大类。通常业界把线宽小于百kHz的单纵模激光称为单频激光。单频光纤激光器分为分布反馈型单频光纤激光器(DFB SFFL)和分布布拉格反射型单频光纤激光器(DBR SFFL),为了使DBR SFFL输出激光保证单纵模特性，需要谐振腔在厘米量级，通常谐振腔的长度小于4cm，所以需要掺杂光纤的长度保持在厘米量级，通常小于3cm。为了保证输出激光的功率，需要如此短的掺杂光纤在泵浦波长有较高的吸收系数，即有高掺杂浓度，并且有高转换效率。
目前DBR SFFL输出波长仍局限于典型稀土离子的发射峰，如掺镱(Yb3+)光纤(YDF)的1μm波段，掺铒(Er3+)光纤(EDF)的1.5μm波段，以及掺铥(Tm3+)光纤(TDF)的1.9μm波段和掺钕(Nd3+)光纤的0.8μm波段等。对于YDF，目前可采用多组分玻璃等掺杂技术，提升YDF的吸收系数高至2400dB/m@976nm，然而对于其他几种掺杂光纤，掺杂浓度的提升受到一定限制，在泵浦波长的吸收系数相对较低，即对泵浦能量的吸收低，导致SFFL的输出功率低。同时，在SFFL工作时，须保证掺杂光纤处于高粒子反转率状态，需要比较大的泵浦功率来满足该条件。高的泵浦功率、短的掺杂光纤、低的吸收系数，会造成泵浦功率过剩的情况。由于布拉格光纤光栅对泵浦波长是低损耗透射的，所以DBR SFFL存在一定的泵浦浪费。
因此，针对上述问题，提供一种DBR单频光纤激光器，利用残余的泵浦，进一步提高光纤激光输出功率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种DBR单频光纤激光器，以利用残余的泵浦，进一步提高光纤激光输出功率。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种DBR单频光纤激光器，包括：
包括沿光路依次设置的泵浦激光器、波分复用器、高反射率宽带光纤布拉格光栅、第一掺杂光纤、低反射率窄带光纤布拉格光栅和第二掺杂光纤，所述泵浦激光器的输出端连接所述波分复用器的输入端，所述波分复用器的输出端连接所述高反射率宽带光纤布拉格光栅的一端，所述高反射率宽带光纤布拉格光栅的另一端熔接第一掺杂光纤的一端，以作为前腔镜，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅的一端熔接第一掺杂光纤的另一端，以作为后腔镜，其中，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅的另一端熔接第二掺杂光纤，且所述前腔镜、后腔镜和第一掺杂光纤构成所述DBR SFFL单频光纤激光器的谐振腔。
可选的，所述DBR单频光纤激光器还包括光隔离器，所述第二掺杂光纤的另一端连接所述光隔离器。
可选的，所述第一掺杂光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤或掺钕光纤。
可选的，所述第二掺杂光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤或掺钕光纤，并且所述第一掺杂光纤和第二掺杂光纤的掺杂离子相同。
可选的，所述DBR单频光纤激光器的谐振腔的长度为2-5cm。
可选的，所述波分复用器左侧设置有单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜，右侧设置有第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器，并且通过大玻璃管将左侧设置的所述单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜固定封装，以及将右侧设置的第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器固定封装。
可选的，所述单纤准直器与第一C-Lens自聚焦透镜粘接后通过第一玻璃管固定封装，所述薄膜滤波器、第二C-Lens自聚焦透镜和双纤准直器依次粘接后通过第二玻璃管固定封装。
可选的，所述薄膜滤波器由材料不同、折射率不同和厚度不同的介质膜组合构成。
有益效果：
本申请的DBR单频光纤激光器可吸收残余泵浦来进一步提升DBR SFFL的输出功率，提高泵浦转换效率。
附图说明
图1为根据本申请实施例提供的一种DBR单频光纤激光器的结构示意图；
图2为根据本申请实施例提供的另一种DBR单频光纤激光器的结构示意图；
附图标记说明：
1、泵浦激光器；2、波片型波分复用器；3、高反射率宽带光纤布拉格光栅；4、第一掺杂光纤；5、低反射率窄带光纤布拉格光栅；6、第二掺杂光纤；7、光隔离器。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本实用新型作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
实施例1：
如图1所示，提供了一种DBR单频光纤激光器的结构示意图，包括沿光路依次设置的泵浦激光器Pump laser(1)、波片型波分复用器FWDM(2)、高反射率宽带光纤布拉格光栅HR-FBG(3)、第一掺杂光纤Doped fiber1(4)、低反射率窄带光纤布拉格光栅PR-FBG(5)、第二掺杂光纤Doped fiber2(6)，所述波分复用器为波片型波分复用器，所述高反射率宽带光纤布拉格光栅(3)和低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)的类型为均匀光纤布拉格光栅。所述泵浦激光器(1)的输出端通过所述波片型波分复用器(2)连接所述高反射宽窄带光纤布拉格光栅(3)的一端，所述高反射率宽带光纤布拉格光栅(3)的另一端熔接第一掺杂光纤(4)的一端，以作为前腔镜，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)的一端熔接第一掺杂光纤(4)的另一端，以作为后腔镜，其中，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)的另一端熔接第二掺杂光纤(6)，且所述前腔镜、后腔镜和第一掺杂光纤(4)构成谐振腔。所述DBR单频光纤激光器还包括光隔离器(7)，所述第二掺杂光纤(6)的另一端连接所述光隔离器(7)。
本实施中，所述泵浦激光器(1)为DBR SFFL提供泵浦源(能量源)，波片型波分复用器(2)将泵浦耦合进掺杂光纤，高反射率宽带光纤布拉格光栅(3)、低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)和第一掺杂光纤(4)构成SFFL谐振腔并输出激光，第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)吸收泵浦能量，并激发其他波长激光。本申请在低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)后面熔接一段第二掺杂光纤(6)，吸收多余的泵浦，进一步放大DBR SFFL输出功率。由于第二掺杂光纤(6)后端泵浦功率很低，因此不需要波片型波分复用器(2)来滤除残余泵浦，加入隔离器ISO(7)确保激光不返回谐振腔或者第二掺杂光纤(6)。所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)的主要掺杂离子(发光离子)的种类相同。所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)为掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤或掺钕光纤，所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)的型号一致，掺杂浓度相同。第二掺杂光纤(6)的长度可根据残余泵浦的大小来调整。
作为本申请的另一实施例，所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)不同型号，并且所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)的掺杂浓度不同，所述第二掺杂光纤(6)的掺杂浓度小于第一掺杂光纤(4)的掺杂浓度。第二掺杂光纤(6)的长度可根据残余泵浦的大小来调整。
所述波片型波分复用器(2)，作用为将两种不同波长的光信号耦合进一根光纤或者相反。所述波片型波分复用器(2)的左侧设置有单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜，点胶固定在一起后用第一玻璃管连接固定，右侧设置有第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器，外套设有与单纤准直器侧相同外径尺寸的第二玻璃管，并且通过大玻璃管将左侧设置的所述单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜固定封装，以及将右侧设置的第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器固定封装。最终形成标准的三端口器件。波片型波分复用器(2)主要作用是对单一波长或者带宽透射，其余带宽反射。例如，本申请方案中的FWDM作用为将泵浦(波长一般为976nm)耦合进掺杂光纤，并防止反射光(波长一般为10xx nm)进入泵浦激光器并对其损伤。其中，薄膜滤波器TFF一般由玻璃衬底，几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜组合而成。以高/低折射率介质膜构成的周期结构，从而对一定的波长范围呈通带，而对另外的波长范围呈阻带，形成所要求的滤波特性。
实施例2：
如图2所示，提供了另一种DBR单频光纤激光器的结构示意图，包括沿光路依次设置的泵浦激光器Pump laser(1)、波片型波分复用器FWDM(2)、高反射率宽带光纤布拉格光栅HR-FBG(3)、第一掺杂光纤Doped fiber1(4)、低反射率窄带光纤布拉格光栅PR-FBG(5)、第二掺杂光纤Doped fiber2(6)，所述泵浦激光器(1)的输出端连接所述波片型波分复用器(2)的输入端，所述波分复用器(2)的输出端连接所述高反射率宽带光纤布拉格光栅(3)的一端，所述高反射率宽带光纤布拉格光栅(3)的另一端和低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)的一端分别熔接在第一掺杂光纤(4)的两端作为前腔镜和后腔镜，构成谐振腔，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅(5)的另一端熔接第二掺杂光纤(6)。所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)的主要掺杂离子(发光离子)的种类相同。所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)为掺铒光纤、掺铥光纤或掺钕光纤，并且所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)同型号，并且其掺杂浓度相同。
作为本申请的另一实施例，所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)不同型号，并且所述第一掺杂光纤(4)和第二掺杂光纤(6)的掺杂浓度不同，所述第二掺杂光纤(6)的掺杂浓度小于第一掺杂光纤(4)的掺杂浓度。第二掺杂光纤(6)的长度可根据残余泵浦的大小来调整。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种DBR单频光纤激光器，其特征在于，
包括沿光路依次设置的泵浦激光器、波分复用器、高反射率宽带光纤布拉格光栅、第一掺杂光纤、低反射率窄带光纤布拉格光栅和第二掺杂光纤，所述泵浦激光器的输出端连接所述波分复用器的输入端，所述波分复用器的输出端连接所述高反射率宽带光纤布拉格光栅的一端，所述高反射率宽带光纤布拉格光栅的另一端熔接第一掺杂光纤的一端，以作为前腔镜，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅的一端熔接第一掺杂光纤的另一端，以作为后腔镜，其中，所述低反射率窄带光纤布拉格光栅的另一端熔接第二掺杂光纤，且所述前腔镜、后腔镜和第一掺杂光纤构成所述DBR单频光纤激光器的谐振腔。
2.根据权利要求1所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述DBR单频光纤激光器还包括光隔离器，所述第二掺杂光纤的另一端连接所述光隔离器。
3.根据权利要求1所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述第一掺杂光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤或掺钕光纤。
4.根据权利要求1所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述第二掺杂光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤或掺钕光纤，并且所述第一掺杂光纤和第二掺杂光纤的掺杂离子相同。
5.根据权利要求1所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述DBR单频光纤激光器的谐振腔的长度为2-5cm。
6.根据权利要求1所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述波分复用器的左侧设置有单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜，右侧设置有第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器，并且通过大玻璃管将左侧设置的所述单纤准直器和第一C-Lens自聚焦透镜固定封装，以及将右侧设置的第二C-Lens自聚焦透镜、薄膜滤波器和双纤准直器固定封装。
7.根据权利要求6所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述单纤准直器与第一C-Lens自聚焦透镜粘接后通过第一玻璃管固定封装，所述薄膜滤波器、第二C-Lens自聚焦透镜和双纤准直器依次粘接后通过第二玻璃管固定封装。
8.根据权利要求7所述的DBR单频光纤激光器，其特征在于，
所述薄膜滤波器由材料不同、折射率不同和厚度不同的介质膜组合构成。
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