專利名稱：基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種光纖激光器，適用于光纖通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人類發(fā)現(xiàn)并利用光源可以追溯到用火照明的原始部落年代，直到激光產(chǎn)生前的所有光源都無法在方向性和亮度上有質(zhì)的提高，無論外加多少設(shè)備對輸出光進行調(diào)節(jié)，發(fā)散角大、能量不集中的問題始終無法有效解決。這歸其原因在于激光產(chǎn)生以前的所有光源都不是相干光源，發(fā)散角大，亮度低是其固有的弊病。直到上世紀(jì)六十年代初，第一臺紅寶石激光器的問世才徹底解決了這個問題，而隨著激光器技術(shù)的不斷成熟，激光的應(yīng)用領(lǐng)域也進ー步擴展，目前，激光器已經(jīng)發(fā)展為包括半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、CO2激光器、自由電 子激光器等多種基理不同的龐大激光器體系。綜合考慮各類激光器的優(yōu)缺點，光纖激光器以其光束質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率低、光-光轉(zhuǎn)換效率高等特點得到廣大科研工作者的青睞，并且在基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出其巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，基于包層抽運技術(shù)的光纖激光器以其光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高以及結(jié)構(gòu)緊湊等特點吸引了人們的廣泛關(guān)注。2004年光纖激光器的單纖輸出功率達到千瓦量級，2009年IPG公司報道已實現(xiàn)了單纖萬瓦的單模激光輸出。但隨著功率的增加，SBS、SRS和FWM等各種非線性效應(yīng)使得光束質(zhì)量嚴(yán)重降低，并且成為進一歩增加激光功率的巨大障礙。大模場面積LMA光纖的提出成為ー種可行的方法，在保持光功率密度不變的情況下，增大光纖半徑可以有效増加光纖所能承載的光功率，為大功率光纖激光器的制備提供了必要的前堤。但由于光纖半徑増加幅度有限，過大的光纖半徑使得模場變的復(fù)雜，光束質(zhì)量得不到保證，因此該方法能夠解決的問題受到光纖尺寸的限制。另ー種方法為主控振蕩器的功率放大器M0PA，這種方法可以有效增加激光器功率，而且輸出激光的質(zhì)量很高，但同樣受到單根光纖光功率承載能力的限制。光纖激光器在通信領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，多波長，窄線寬的光纖激光器一直以來都是通信領(lǐng)域追求的目標(biāo)，目前光纖激光器已經(jīng)可以實現(xiàn)多波長，窄線寬激光的輸出，轉(zhuǎn)換的效率高，對推動光通信的進步起到了相當(dāng)重要的作用。但是，現(xiàn)有多波長激光器多數(shù)采用梳狀濾波器結(jié)構(gòu)，具體為取樣光柵、兩個3dB耦合器構(gòu)成的M-Z干涉儀、F-P標(biāo)準(zhǔn)具等，穩(wěn)定性差。而且難以對波長的數(shù)量進行有效控制。因此，目前多波長光纖激光器面臨的問題是激光器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差，輸出激光的波長數(shù)量難以控制。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是激光器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差，輸出激光的波長數(shù)量難以控制。本實用新型的技術(shù)方案為基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，該激光器包括第一有源單模光纖，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵，第一泵浦源，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源接第一波分復(fù)用器的第一端ロ，第一波分復(fù)用器的第二端ロ接耦合器的第一端ロ，第一波分復(fù)用器的第三端ロ接第一有源單模光纖的一端，第一有源單模光纖的另一端接耦合器的第三端ロ；激光信號從I禹合器的第二端ロ或/和第四端ロ輸出；刻寫在耦合器熔錐區(qū)的第一至第N光纖光柵的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分；第一至第M光纖光柵被刻寫在耦合器熔錐區(qū)的其中一根光纖上，第M+1至第N光纖光柵被刻寫在耦合器熔錐區(qū)的另ー根光纖上；N=2 50，0彡M彡N，M和N均為非負整數(shù)。本實用新型和已有技術(shù)相比所具有的有益效果傳統(tǒng)的多波長光纖激光器中的梳狀濾波器，依靠取樣光柵的選頻作用對光信號進行選擇，但取樣光柵的制作難度較高，而且精度難以滿足要求，無法達到對光信號的選擇與理論計算ー樣的要求，本實用新型所述的多波長激光器結(jié)構(gòu)中，每個光柵對應(yīng)一個波長的激光信號，制作難度低，精度高；傳統(tǒng)多波長激光器難以對波長數(shù)量進行控制，波長過多則會使每個輸出波長的激光信號功率下降，而輸出波長過少則無法滿足要求，本實用新型由于采用多個光柵串聯(lián)于耦合器熔錐區(qū)的方法，光柵的數(shù)量即為輸出波長的數(shù)量，可控性強。

圖I為輸出N個波長的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。圖2為輸出五十個波長的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。圖3為輸出U個波長的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。圖4為輸出兩個波長的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。圖5為輸出五個波長的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。圖6為3X3耦合器的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進ー步描述。實施方式一基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖1，該激光器包括第一有源單
模光纖11，稱合器，刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的第一至第N光纖光柵31、32、......、3M、3 (M+1)、
3(M+2)、……、3N，第一泵浦源51，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源51接第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411，第一波分復(fù)用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信號從I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24輸出。刻寫在耦合器熔錐區(qū)2的第一至第N光纖光柵31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。[0028]第一至第M光纖光柵31、32、……、3M被刻寫在耦合器熔錐區(qū)2的其中一根光纖上，第M+1至第N光纖光柵3(M+l)、3(M+2)、……、3N被刻寫在耦合器熔錐區(qū)2的另ー根光纖上。N=2 50，0彡M彡N，M和N均為非負整數(shù)。實施方式ニ基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖2，該激光器包括第一有源單
模光纖11，稱合器，刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的第一至第五十光纖光柵31、32、......、350，第
一泵浦源51，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源51接第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411，第一波分復(fù)用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一 端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信號從I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24輸出?？虒懺隈詈掀魅坼F區(qū)2的第一至第五十光纖光柵31、32、……、350的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。第一至第五十光纖光柵31、32、......、350被刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的其中一根光纖上。實施方式三基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖3，該激光器包括第一、第二有源單模光纖11、12，3 X 3耦合器，刻寫在3 X 3耦合器熔錐區(qū)2的第一至第U光纖光柵31、
32、......、3M、3(M+l)、3(M+2)、......、3N、3 (N+l)、3 (N+2)、......、3U，第一、第二泵浦源 51、
52,第一、第二波分復(fù)用器,各器件的連接方式為3 X 3耦合器的第一端ロ 21接第一波分復(fù)用器的第二端ロ 412，第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411接第一泵浦源51，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接3X3稱合器的第三端ロ 23。3X3耦合器的第二端ロ 22接第二波分復(fù)用器的第二端ロ 422，第二波分復(fù)用器的第一端ロ 421接第二泵浦源52，第二波分復(fù)用器的第三端ロ 423接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接3X3耦合器的第四端ロ 24?？虒懺?X3耦合器熔錐區(qū)2的第一至第U光纖光柵31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N、3(N+l)、3(N+2)、……、3U的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。激光信號從3X3稱合器的第五端ロ 25或/和第六端ロ 26輸出。第一至第M光纖光柵31、32、……、3M，第M+1至第N光纖光柵3 (M+1)、3(M+2)、……、3N和第N+1至第U光纖光柵3(N+l)、3(N+2)、……、3U分別被刻寫在3X3耦合器熔錐區(qū)2中的三根不同的光纖上。U = 2 50，0彡M彡N彡U，M、N和U均非負整數(shù)。實施方式四基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖4，該激光器包括第一有源單模光纖11，稱合器，刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的第一、第二光纖光柵31、32，第一泵浦源51,第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為[0046]第一泵浦源51接第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411，第一波分復(fù)用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信號從I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24輸出?？虒懺隈詈掀魅坼F區(qū)2的第一、第二光纖光柵31、32的中心波長不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。第一、第二光纖光柵31、32被刻寫在I禹合器熔錐區(qū)2的其中一根光纖上。實施方式五基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖5，該激光器包括第一有源單模光纖11，稱合器，刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的第一至第五光纖光柵31、32、33、34、35，第一泵浦源51，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源51接第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411，第一波分復(fù)用器的第二端ロ412接耦合器的第一端ロ 21，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接耦合器的第三端ロ 23。激光信號從I禹合器的第二端ロ 22或/和第四端ロ 24輸出。刻寫在耦合器熔錐區(qū)2的第一至第五光纖光柵31、32、33、34、35的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。第一、第二光纖光柵31、32被刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的其中一根光纖上,第三至第五光纖光柵33、34、35被刻寫在稱合器熔錐區(qū)2的另ー根光纖上。實施方式六基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，如圖6，該激光器包括第一、第二有源單模光纖11、12，3 X 3耦合器，刻寫在3 X 3耦合器熔錐區(qū)2的第一至第五十光纖光柵
31、32、......、35、36、37、......、312、313、314、......、350，第一、第二泵浦源 51、52，第一、第
ニ波分復(fù)用器，各器件的連接方式為3 X 3耦合器的第一端ロ 21接第一波分復(fù)用器的第二端ロ 412，第一波分復(fù)用器的第一端ロ 411接第一泵浦源51，第一波分復(fù)用器的第三端ロ 413接第一有源單模光纖11的一端，第一有源單模光纖11的另一端接3X3稱合器的第三端ロ 23。3X3耦合器的第二端ロ 22接第二波分復(fù)用器的第二端ロ 422，第二波分復(fù)用器的第一端ロ 421接第二泵浦源52，第二波分復(fù)用器的第三端ロ 423接第二有源單模光纖12的一端，第二有源單模光纖12的另一端接3X3耦合器的第四端ロ 24?？虒懺?X3稱合器熔錐區(qū)2的第一至第五十光纖光柵31、32、......、35、36、
37、……、312、313、314、……、350的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。激光信號從3X3稱合器的第五端ロ 25或/和第六端ロ 26輸出。第一至第五光纖光柵31、32、……、35，第六至第十二光纖光柵36、37、……、312和第十三至第五十光纖光柵313、314、……、350分別被刻寫在3X3耦合器熔錐區(qū)2中的三根不同的光纖上。
權(quán)利要求1.基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，其特征在于該激光器包括第一有源單模光纖(11)，耦合器，刻寫在耦合器熔錐區(qū)(2)的第一至第N光纖光柵(31、32、……、.3M、3(M+l)、3(M+2)、……、3N)，第一泵浦源(51)，第一波分復(fù)用器，各器件的連接方式為第一泵浦源(51)接第一波分復(fù)用器的第一端口(411)，第一波分復(fù)用器的第二端口(412)接耦合器的第一端口(21)，第一波分復(fù)用器的第三端口(413)接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接稱合器的第三端口(23)； 激光信號從耦合器的第二端口(22)或/和第四端口(24)輸出； 刻寫在耦合器熔錐區(qū)⑵的第一至第N光纖光柵(31、32、……、3M、3(M+1)、.3(M+2)、……、3N)的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分； 第一至第M光纖光柵(31、32、......、3M)被刻寫在稱合器熔錐區(qū)(2)的其中一根光纖上，第M+1至第N光纖光柵(3(M+l)、3(M+2)、……、3N)被刻寫在耦合器熔錐區(qū)(2)的另一根光纖上； N = 2 50，0彡M彡N，M和N均為非負整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的耦合器為3X3耦合器； 3X3耦合器的第一端口(21)接第一波分復(fù)用器的第二端口(412)，第一波分復(fù)用器的第一端口(411)接第一泵浦源(51)，第一波分復(fù)用器的第三端口(413)接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接3X3耦合器的第三端口(23)； .3X3耦合器的第二端口(22)接第二波分復(fù)用器的第二端口(422)，第二波分復(fù)用器的第一端口(421)接第二泵浦源(52)，第二波分復(fù)用器的第三端口(423)接第二有源單模光纖(12)的一端，第二有源單模光纖(12)的另一端接3X3耦合器的第四端口(24)； 刻寫在3X3耦合器熔錐區(qū)(2)的第一至第U光纖光柵(31、32、……、3M、3(M+1)、.3(M+2)、……、3N、3(N+l)、3(N+2)、……、3U)的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分； 激光信號從3X3 f禹合器的第五端口(25)或/和第六端口(26)輸出； 第一至第M光纖光柵(31、32、……、3M)，第M+1至第N光纖光柵(3(M+1)、3(M+2)、……、.3N)和第N+1至第U光纖光柵(3(N+1)、3(N+2)、……、3U)分別被刻寫在3 X 3耦合器熔錐區(qū)(2)中的三根不同的光纖上； U = 2 50，0彡M彡N彡U，M、N和U均為非負整數(shù)。
專利摘要基于光纖耦合器熔錐光柵的多波長光纖激光器，涉及一種光纖激光器，適用于光纖通信領(lǐng)域。解決了目前多波長光纖激光器中激光器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差，輸出激光的波長數(shù)量難以控制的問題。該激光器中的第一泵浦源(51)接第一波分復(fù)用器的第一端口(411)，第一波分復(fù)用器的第二端口(412)接耦合器的第一端口(21)，第一波分復(fù)用器的第三端口(413)接第一有源單模光纖(11)的一端，第一有源單模光纖(11)的另一端接耦合器的第三端口(23)；刻寫在耦合器熔錐區(qū)(2)的第一至第N光纖光柵(31、32、……、3M、3(M+1)、3(M+2)、……、3N)的中心波長均不一致，均為布拉格光纖光柵，反射帶寬均沒有重疊部分。N＝2～50，0≤M≤N，M和N均為正整數(shù)。
文檔編號H01S3/067GK202405608SQ20122000699
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉艷, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 王春燦, 裴麗, 譚中偉 申請人:北京交通大學(xué)