一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置与方法

技术领域

本发明属于光纤激光领域，具体涉及一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置与方法。

背景技术

窄线宽光纤激光器是利用波长选择器(如F-P标准、可调滤波器或Bragg光栅等)限制增益谱内起振的纵模数，只让满足特定条件的少数几个模式发生激光振荡的光纤激光器，具有噪声低、线宽窄等优点，在光通信、光纤传感遥感、光谱学等领域有着广泛的应用。窄线宽光纤激光器可用于窄线宽激光的产生，常见的窄线宽激光器的产生方法有DBR、DFB及环行腔加FBG结构，国内外都有相关的成熟产品。如采用环形腔结构，腔内利用偏振相关隔离器起偏选偏振模，腔外利用光栅选频，同时采用未吸收的掺杂光纤稳模的方式获得的窄线宽激光的窄线宽光纤激光器，虽然在30mW的输出功率下能够获得约6pm的带宽输出，但在线宽不变的情况下若要求输出功率增加到70mW，则需要放大，而放大势必导致线宽展宽，限制其实际应用。因此，如何实现较大的功率输出而不增大其线宽成为一个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置与方法，该激光产生装置与方法克服了现有技术的缺点，输出线宽窄，输出功率较高。

其具体技术方案为：

一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置，所述激光产生装置包括半导体泵浦激光源一1、波分复用器一2、有源相移光栅3、光环形器4、半导体泵浦激光源二5、波分复用器二6、掺杂光纤7、滤波器8、分束器9、光隔离器10；

所述半导体泵浦激光源一1与所述波分复用器一端口二101相连，所述波分复用器一端口一100与有源相移光栅3相连，所述波分复用器一端口三102与所述光环形器端口二103相连，光环形器端口三104与波分复用器二端口三105相连，所述半导体泵浦激光源二5与波分复用器二端口二106相连，波分复用器二端口一107依次连接掺杂光纤7和滤波器8，与分束器端口一108相连，所述分束器端口二109连接光隔离器10，所述分束器端口三110与光环形器端口一111相连。

进一步地，所述波分复用器一2、有源相移光栅3、波分复用器二6、掺杂光纤7、滤波器8、分束器9通过所述光环形器4共同组成一个环形腔。

进一步地，所述有源相移光栅3为掺镱有源相移光栅。

进一步地，所述的掺杂光纤7为高掺镱光纤。

一种基于上述任一一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置的窄线宽光光纤激光产生方法，其特征在于：

步骤1：所述半导体泵浦激光源一1输出激光经过所述波分复用器2输入到所述有源相移光栅3中，所述半导体泵浦激光源一1输出的激光在所述有源相移光栅3的有效谐振腔中形成激光振荡，反射出窄线宽的激光；

步骤2：所述有源相移光栅3中反射出的窄线宽激光经过所述波分复用器一2后进入所述光环形器4；

步骤3：所述半导体泵浦激光源二5输出的激光将所述掺杂光纤7中的镱离子激发到高能级；

步骤4：所述光环形器4输出的经过所述波分复用器二6后的窄线宽激光与半导体泵浦激光源二5注入的泵浦光通过所述掺杂光纤7进行放大，再经过滤波器8后部分采样输出；

步骤5：分束器9的一端接入光环形器4将激光重新输入至有源相移光栅3中，实现线宽的进一步压缩；

步骤6：信号光不断循环地通过所述掺杂光纤7，每通过一次就能由受激辐射实现一次放大，实现激光在环形腔的循环往复中提高输出功率。

本发明带来的有益效果：

本发明利用分布反馈光纤激光器的窄线宽输出特性，获得了窄线宽的激光输出以及利用环形腔的注入放大特性，获得了较高功率的激光输出。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于分布反馈的窄线宽激光产生装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、半导体泵浦激光源一；2、波分复用器一；3、有源相移光栅；4、光环形器；5、半导体泵浦激光源二；6、波分复用器二；7、掺杂光纤；8、滤波器；9、分束器；10、光隔离器；100、波分复用器一端口一；101、波分复用器一端口二；102、波分复用器一端口三；103、光环形器端口二；104、光环形器端口三；105、波分复用器二端口三；106、波分复用器二端口二；107、波分复用器二端口一；108、分束器端口一；109、分束器端口二；110、分束器端口三；111、光环形器端口一。

具体实施方式

下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，图1为本发明的结构示意图，主要部件包括半导体泵浦激光源一1、波分复用器一2、有源相移光栅3、光环形器4、半导体泵浦激光源二5、波分复用器二6、掺杂光纤7、滤波器8、分束器9、光隔离器10。

所述半导体泵浦激光源一1与波分复用器一端口二101相连，波分复用器一端口一100与有源相移光栅3相连，波分复用器一端口三102与光环形器端口二103相连，光环形器端口三104与波分复用器二端口三105相连，半导体泵浦激光源二与波分复用器二端口二106相连，波分复用器二端口一107依次连接掺杂光纤7和滤波器8，与分束器端口一108相连，所述分束器端口二109连接光隔离器10，所述分束器端口三110与光环形器端口一111相连；

所述半导体泵浦激光源一1、波分复用器一2和有源相移光栅3共同组成一个分布反馈光纤激光器，用于提供窄线宽种子源；

所述波分复用器一2、有源相移光栅3、波分复用器二6、掺杂光纤7、滤波器8、分束器9通过光环形器4共同组成一个环形腔结构，进行注入。由于在环形腔中，信号光会不断循环地通过掺杂光纤7，每通过一次就能由受激辐射实现一次放大，从而实现激光在环形腔的循环往复中提高输出功率，最终实现具有较高功率的窄线宽的激光经过分束器由光隔离器的另一端输出。

本发明所述的一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光产生装置的激光产生方法如下：

所述半导体泵浦激光源一1输出的激光经过波分复用器2输入到有源相移光栅3中，所述有源相移光栅3是在光纤布拉格光栅的空间相位中引入了π/2的相移，半导体泵浦激光源一1输出的激光在有源相移光栅3的有效谐振腔中形成激光振荡，反射出窄线宽的激光。从所述有源相移光栅3中反射出的窄线宽激光经过所述波分复用器一2后进入所述所述光环形器4。半导体泵浦激光源二5输出的泵浦光将所述掺杂光纤7中的镱离子激发到高能级，由于高能级不稳定，高能级上的镱离子很快弛豫到寿命比较长的亚稳态能级，在亚稳态能级上积累。从所述光环形器4输出的经波分复用器二6后的窄线宽激光使得掺杂光纤7中处于亚稳态能级的粒子因为受激辐射跃迁至低能级，射出光子，从而实现了对窄线宽激光进行放大，再经过滤波器8后部分采样输出。所述光隔离器10放在分束器9的输出端口，隔离任何进入环形腔的光。分束器9的另一端接入光环形器4重新输入有源相移光栅3中，实现线宽的进一步压缩，再进入环形腔中进行放大。可实现具有较高功率的窄线宽激光输出。

实施例：

如图1所示为一种基于分布反馈的窄线宽光纤激光器，其中有源相移光栅3为掺镱有源相移光栅，工作波长为1064.59nm。所述半导体泵浦激光源一1、所述半导体泵浦激光源二5功率为330mW，工作波长为975nm。波分复用器一2、波分复用器二6工作波长为975nm/1064nm，掺杂光纤为掺镱光纤，长度为3m。分束器9分光比为10:90。

工作波长为的975nm半导体泵浦激光源一1与波分复用器一端口二101相连，波分复用器一端口一100与有源相移光栅3相连，波分复用器一端口三102与光环形器端口二103相连，光环形器端口三104与波分复用器二端口三105相连，975nm半导体泵浦激光源二与波分复用器二端口二106相连，波分复用器二端口一107依次连接3m的掺杂光纤7和滤波器8，与分束器端口一108相连，10％分束器端口二109连接光隔离器10，90％分束器端口三110与光环形器端口一111相连；半导体泵浦激光源一1、波分复用器一2和有源相移光栅3共同组成一个分布反馈光纤激光器，用于提供窄线宽种子源；波分复用器一2、有源相移光栅3、波分复用器二6、掺杂光纤7、滤波器8、分束器9通过光环形器4共同组成一个环形腔结构，进行注入放大，提高输出功率，最终实现具有较高功率的窄线宽的激光经过分束器由光隔离器的另一端输出。975nm半导体泵浦激光源一1的激光经过波分复用器2输入到有源相移光栅3中，输入的半导体泵浦激光源一1的激光在有源相移光栅3的有效谐振腔中形成激光振荡，反射出窄线宽的激光。从有源相移光栅3中反射出的窄线宽激光经过波分复用器一2后进入光环形器4。从光环形器4输出的经波分复用器二6后的窄线宽激光与975nm半导体激光器25注入的泵浦光通过掺杂光纤7进行放大，在经过滤波器8后部分采样输出。光隔离器10放在分束器9的输出端口，隔离任何进入环形腔的光。分束器9的另一端接入光环形器4重新输入有源相移光栅3中，实现线宽的进一步压缩，再进入环形腔中进行放大。可实现具有较高功率的窄线宽激光输出。

以上实施例只是本发明所有方案中优选方案之一，其它对基于分布反馈的窄线宽光纤激光器结构的简单改变都属于本发明所保护的范围。