[发明专利]新型单偏振多波长保偏取样光纤光栅激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，适用于光纤通信、微波光子、光纤传感技术领域。

背景技术

采用相位抽样或者强度抽样，用一块相位抽样掩模版或者一块相位掩模版加一块强度掩模版或者一块相位掩模版隔一段曝光的方法制作取样光纤光栅。普通光纤光栅只有一个反射峰，取样光纤光栅有N(N≥2)个反射峰《沈旷轶“基于超结构光纤光栅的宽带波分复用信道滤波器设计”中国北京交通大学硕士学位论文2006》。由于保偏光纤快慢轴的有效折射率不同，有2个独立的偏振态，在保偏光纤上制作的非抽样光栅有2个反射峰，这2个反射峰对应着独立的2个偏振态《宁提纲等“利用光栅研究保偏光纤温度特性”中国激光33(8)2006 p.1078～1080》；在保偏光纤上制作取样光栅，与普通光纤上写入条件相同的情况下，保偏取样光纤光栅有2N(N≥2)个反射峰，这2N个反射峰都是单偏振的。

光纤激光器是光纤通信、微波光子、光纤传感和激光系统中一种很有前途的光源，它的优点主要体现在：(1)半导体激光器的波长较难符合ITU-T建议的WDM(波分复用)波长标准，且成本很高，而稀土掺杂光纤激光利用光纤光栅等能非常准确地确定波长，且成本很低。(2)用作增益的稀土掺杂光纤制作工艺比较成熟，稀土离子掺杂过程简单，光纤损耗小。(3)采用灵巧紧凑效率高的泵浦成为可能。(4)光纤激光具有波导式光纤结构，可以在光纤芯层产生较高的功率密度。光纤结构具有较高的面积-体积比，因而散热效果较好。与标准通信光纤的兼容性好，可以采用光纤光栅、耦合器等多种光纤部件，减小对块状光学元件的需求和光路机械调整的麻烦，极大地简化光纤激光的设计及制作。(5)宽带是光纤通信的主要发展趋势之一，而光纤激光可以通过掺杂不同的稀土离子，在380～3900nm的宽带范围内实现激光输出，波长选择容易且可调谐。(6)高频调制下的频率啁啾效应小、抗电磁干扰，温度膨胀系数较半导体激光器小等。

而普通的非保偏光纤，由于制造工艺造成纤芯截面有一定的椭圆度，或是由于光纤组分材料的热膨胀系数不均匀性，容易造成光纤截面上各向异性的应力或外加应力，导致光纤折射率的各向异性。总之，当光纤截面的对称性遭到破坏，由双折射形成的两个不同传输常数的正交偏振模之间会产生相互耦合，由于两个偏振模的传输常数相差很小，因而模式耦合很强。光纤结构本身存在的双折射和外界对光纤的作用都是随机的，因而偏振模之间的耦合是随机的，因此一般情况下，光纤激光器输出的激光为偏振混乱的，无法达到半导体激光器输出激光的偏振度，或者随机偏振耦合导致波长不稳定；这样的激光输出在很多情况下都无法使用。现有的多波长光纤激光器由于模式竞争，常温下难以实现多波长同时稳定激射。如果要实现多波长光纤激光器，需要的有源光纤为保偏的，耦合器也要保偏的，并且要加入偏振控制、偏振检测来保证多波长光纤激光的输出，或者需要在超低温的液氮中来消除模式竞争，产生多波长，可靠性低，成本高，控制复杂，难以实用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种新型单偏振多波长保偏取样光纤光栅激光器，它能克服已有的多波长光纤激光的不足，实现不需要偏振控制的单偏振多波长光纤激光器。

本发明的技术方案：

一种新型单偏振多波长保偏取样光纤光栅激光器，构成该激光器的部件之间的连接：

1)在一个1×N耦合器的一字臂上，接入保偏取样光纤光栅；

2)把第一段有源光纤、第二段有源光纤、......、第N段有源光纤分别连接到耦合器的第一分叉臂、第二分叉臂、......、第N分叉臂上；N为自1起的连续自然数；

3)在第一段有源光纤、第二段有源光纤、......第N段有源光纤的远离耦合器端，分别接入第一宽带光纤光栅、第二宽带光纤光栅、......第N宽带光纤光栅；

4)利用泵浦耦合器把一字臂上的泵浦光或/和连接在第一宽带光纤光栅、第二宽带光纤光栅、......、第N宽带光纤光栅后面的第一泵浦光、第二泵浦光、......、第N泵浦光耦合进有源光纤；

5)保偏取样光纤光栅的任意N个反射峰分别与第一宽带光纤光栅、第二宽带光纤光栅、......、第N宽带光纤光栅形成不同波长的激光谐振腔，产生激光，在耦合器的一字端输出单偏振N波长激光。

有源光纤或为保偏有源光纤，均选用掺铒、或掺镱、或掺钬、或镱铒共掺、或掺钍、或掺镨、或掺钕光纤。

任意选择宽带光纤光栅对准保偏取样光纤光栅反射峰的某一个峰，因此产生的单偏振激光的波长间隔是等间距的，或者是不等间距的。输出的波长数可以根据需要选择。