[发明专利]分布反馈光纤激光器的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布反馈光纤激光器增益介质和谐振腔体的封装，具体涉及一种有源相移光纤光栅封装结构。

背景技术

分布反馈光纤激光器是一种典型的窄线宽光纤激光器，它以单一有源相移光纤光栅作为激光谐振腔和增益介质，本身具有极窄的线宽、极低的噪声和稳定的单纵模运转等优点。由于分布反馈光纤激光器的细长型结构和单频输出的特点，使得它对外界振动和声音等环境噪声极其敏感，微弱的声波或振动就会使其频率和相位发生明显的变化，因此它常被用作光纤水听器和微震传感器。而用作激光光源时，无隔离保护的分布反馈光纤激光器在环境中根本无法保持窄线宽和低噪声的性能，必须对它的有源相移光纤光栅进行有效的封装，消除外界环境噪声对激光器性能的影响。

目前，光纤光栅主要用作传感器、波分复用器和激光腔镜等，作为光纤传感器的封装结构，主要是为了提高它对温度、应力和应变的灵敏度，或消除温度应变的交叉敏感；而作为波分复用器和激光腔镜，一般只需要提高其温度稳定性，使其波长不会随环境温度变化而漂移。相比于普通光纤光栅，有源相移光纤光栅作为分布反馈光纤激光器的核心部件，它的工作波长不再是0.2nm左右的宽谱，而是仅为10^-7nm量级的窄线宽激光，微弱的环境扰动都会引起明显的性能变化，因此需要有更有效的隔声隔振的封装方法。专利CN102035125.A设计了一种采用隔声板和钢丝绳减震器的分布反馈光纤激光器封装结构，可实现隔声、隔振、温控和高频调制的功能，而实际上有源相移光纤光栅尾纤的拉拽也会对激光腔产生更直截的轴向扰动，这种因素对激光稳定性的影响甚至要比振动和声波的影响更严重，在此并未考虑。

发明内容

本发明从减弱有源相移光纤光栅敏感性的角度出发，设计了无应力阻尼隔振的结构，同时利用多层界面提高声波损耗的方式，实现了分布反馈光纤激光器稳定输出的封装结构，整体结构小巧，利于集成。

一种分布反馈光纤激光器的封装结构，其特征是它包括石英U形槽和填充在石英U形槽中的硅脂或硅油，有源相移光纤光栅浸入到石英U型槽内的硅脂或硅油中，有源相移光纤光栅两端的尾纤分别通过两处并列的热固化胶与石英U型槽粘结固定使有源相移光纤光栅在不承受轴向应力情况下保持自由状态；

位于石英U型槽外的光栅尾纤分别套装有塑料套管，石英U型槽两端连同两侧的塑料套管分别插入到对应的热熔管中，两段热熔管连同石英U型槽整体插入一热缩管；两热熔管和热缩管加热收缩后会将两塑料套管和石英U型槽连为一体，同时热缩管收紧使硅脂或硅油密封在石英U型槽内；在热缩管外侧设置有金属套管，在金属管口涂抹密封胶，在金属套管内壁和热缩管之间填充硅脂。

所述有源相移光纤光栅为掺铒或掺镱光纤，具有2-10cm的栅区长度，栅区为裸纤，栅区两端焊接光栅尾纤，裸纤部分进行再涂覆处理，光栅尾纤为单模匹配光纤。

所述石英U型槽长度比有源相移光纤光栅长2cm，直径2-3mm，有源相移光纤光栅居中固定在槽内。

所述热固化胶为353ND环氧树脂胶，点胶方法为：保持有源相移光纤光栅的自由松弛状态，先在光栅两端各涂抹2-3mm胶构成第一粘结层并加热固化，相距第一粘结层一定距离再涂抹2-3mm胶构成第二粘结层并加热固化以形成并列的热固化胶粘结固定点；所述有源相移光纤光栅与石英U型槽粘结过程中，通过光谱仪监视激光波长始终不会比自由状态时变大，使栅区保持自由松弛状态； 

所述热熔管和热缩管具有一次热收缩性，充分热缩后在60℃环境不会膨胀或进一步收缩。

所述塑料套管直径1mm，内壁光滑与光纤尾纤摩擦力小，套入热熔管内至少1cm深，与石英U型槽联接为一体。

所述金属套管为不锈钢管或铜管，长度与石英U型槽一致，内径以刚好套入收缩后的热缩管为宜，壁厚0.5mm。