[发明专利]基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更加具体地，涉及一种基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器。

背景技术

激光器是发射激光的装置，其应用已遍及科技、经济、军事和社会发展的许多领域。光纤激光器采用掺稀土元素光纤作为增益介质，泵浦光在纤芯内形成高功率密度，造成掺杂粒子能级的粒子束反转，当加入适当的正反馈回路时，便产生激光输出。光纤激光器是激光领域的新技术，与其它介质激光器相比，它具有长增益区、结构紧凑，能量密度高，抗电磁干扰强，温度膨胀系数小，无需额外散热装置等优点。

激光器通常都是由三部分组成的，即激光工作介质、泵浦源、光学谐振腔。其中光学谐振腔构成了激光器的反馈回路，保证激光器可以得到稳定持续、有一定功率、高质量的激光输出。光纤激光器谐振腔的腔型通常可分为环形腔结构和线形腔结构两类。

窄线宽光纤激光器的实现方式有多种，例如采用光纤布拉格光栅(FBG)构成分布反馈(DFB)或着分布布拉格反射(DBR)的线型腔结构、单向环形腔结构以及复合腔结构。但是，用光纤布拉格光栅实现超窄线宽对光栅要求非常高，不易实现。另外一种方法是基于可饱和吸收体光窄带滤波器的光纤激光器，线宽普遍在kHz量级。这种方法简单有效，是目前实现窄线宽的主要方式。但是，这种方法进一步压缩线宽需要大幅度增长参铒光纤长度，导致实现超窄线宽很困难。

目前现有商用光纤激光器线宽都在kHz以上，而且价格昂贵。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于并行反馈的超窄线宽线腔光纤线腔激光器，利用该超窄线宽激光器，可以通过在谐振腔中加入一段或多段多模光纤来，可以压窄激光器所输出的激光的线宽，从而实现超窄线宽激光输出。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器，包括DFB激光器、90:10耦合器、一个反射单元、多段单模光纤和多模光纤，其中所述DFB激光器与所述90:10耦合器以及所述90:10耦合器与所述反射单元分别通过由单模光纤和多模光纤构成的光纤结构耦合。

此外，优选地，在所述DFB激光器和所述90:10耦合器之间还设置有掺铒光纤放大器。

此外，由所述由单模光纤和多模光纤构成的光纤结构是按照单模光纤-多模光纤-单模光纤的方式构成的。

此外，优选地，所述多模光纤的外芯直径为125μm，内芯直径为62.5μm，长度为15m。所述单模光纤的长度为30m。

此外，所述反射单元是法拉第旋镜、光纤布拉格光栅或Sagnac环。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器，包括掺铒光纤放大器、第一和第二反射单元、90:10耦合器以及多段单模光纤和多模光纤，其中，第一反射单元与所述掺铒光纤放大器、所述掺铒光纤放大器与所述90:10耦合器以及所述90:10耦合器与第二反射单元分别通过由单模光纤和多模光纤构成的光纤结构耦合。

此外，由所述由单模光纤和多模光纤构成的光纤结构是按照单模光纤-多模光纤-单模光纤的方式构成的。

此外，优选地，所述多模光纤的外芯直径为125μm，内芯直径为62.5μm，长度为15m。所述单模光纤的长度为30m。

此外，所述第一和第二反射单元是法拉第旋镜、光纤布拉格光栅或Sagnac环。

有益效果

根据本发明提供的基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器，可以利用多模光纤来压缩线宽，从而可以实现超窄线宽激光输出。此外，根据本发明的超窄线宽激光器的结构简单、成本低、体积小、重量轻且集成方便。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1是一个最简单的并行反馈光纤线腔激光器的示图；

图2是“单模光纤——多模光纤——单模光纤”结构的示图；

图3是渐变熔接的“单模光纤——多模光纤——单模光纤”结构的示图；

图4是根据本发明第一实施例的基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器的结构示意图；

图5是根据本发明第二实施例的基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器的结构示意图；

图6是根据本发明第三实施例的基于并行反馈的超窄线宽线腔激光器的结构示意图；