[发明专利]基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光器领域，具体涉及一种基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器。

背景技术

激光器在光纤通信、精确光相干测量、光纤分布式传感等领域有非常广泛的应用。石墨烯布拉格光栅反射带宽很窄可以很方便地从满足激光起振的多纵模激光中选出单一纵模，而光纤中的背向瑞利散射效应可以进一步有效压窄单纵模激光的线宽。但是在目前窄线宽激光器领域利用石墨烯布拉格光栅的进行波长调控主要是通过改变石墨烯布拉格光栅的应力以及温度等方法改变光栅的有效折射率，进一步改变石墨烯布拉格光栅的中心波长。但是这类机械或热调谐的方法它在调谐精度、调谐响应时间上都会受到机械步进距离以及温度响应时间的限制。

发明内容

本发明提供一种基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器，以解决目前波长可调激光器波长调节精度较低且响应时间长的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器，包括第一泵浦激光器、掺杂光纤、第一环形器和石墨烯布拉格光栅，其中所述石墨烯布拉格光栅从内至外依次包括纤芯、包层和包裹着所述包层的石墨烯层，所述第一泵浦激光器的输出端通过所述掺杂光纤连接所述第一环形器的第一端，所述第一环形器的第二端连接所述纤芯；

通过调节所述包层的厚度，在所述包层上包裹石墨烯层，并调节传输给所述纤芯的泵浦光的光强来调节所述石墨烯布拉格光栅的调制折射率，实现所述石墨烯布拉格光栅中心波长的调节；在所述石墨烯布拉格光栅中心波长调节完成后，所述纤芯向所述第一环形器的第二端返回波长为调节后中心波长的激光信号，并由所述第一环形器的第三端输出。

在一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括第二泵浦激光器和第一波分复用器，所述第一波分复用器的第一输入端连接所述第一环形器的第二端，第二输入端连接所述第二泵浦激光器的输出端，所述第二泵浦激光器用于通过所述第一波分复用器，对传输给所述纤芯的泵浦光的光强进行调节。

在另一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括隔离器，所述隔离器的输入端连接所述掺杂光纤，输出端连接所述第一环形器的第一端。

在另一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括第二环形器和瑞利光纤，所述第二环形器的第一端用于输入所述激光信号，所述激光信号从其第二端传输给所述瑞利光纤的第一端，所述瑞利光纤基于所述激光信号产生瑞利散射信号并返回给所述第二环形器的第二端，再由所述第二环形器的第三端输出。

在另一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括反射镜，所述瑞利光纤的第二端连接所述反射镜。

在另一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括可调光衰减器，所述可调光衰减器位于所述瑞利光纤的第二端与所述反射镜之间。

在另一种可选的实现方式中，基于石墨烯布拉格光栅的波长可调窄线宽激光器还包括第二波分复用器和耦合器，所述第二波分复用器的第一输入端连接所述第一泵浦激光器的输出端，第二输入端连接所述第二环形器的第三端，公共端连接所述掺杂光纤；所述第一环形器的第三端连接所述耦合器的输入端，所述耦合器的第一输出端连接所述第二环形器的第一端，第二输出端作为所述波长可调激光器的输出端。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过调节石墨烯布拉格光栅的包层厚度以及传输给石墨烯布拉格光栅纤芯的泵浦光光强，不仅可以对布拉格光栅的中心波长进行调节，而且可以提高布拉格光栅中心波长调节的精确度和响应时间；

2、本发明通过采用石墨烯布拉格光栅，并通过对传输给石墨烯布拉格光栅纤芯的泵浦光进行调节，对石墨烯布拉格光栅的厚度进行调节，可以提高激光波长调节精度和响应时间；

3、本发明通过增加隔离器，可以对输入的泵浦光进行隔离，降低干扰；

4、本发明通过将激光信号传输给瑞利光纤，使瑞利光纤基于瑞利散射效应对激光信号的线宽进行压缩，可以降低激光信号的线宽，并且通过使瑞利光纤产生的前向传输的瑞利散射信号通过反射镜反射回瑞利光纤，可以对激光信号的线宽做进一步压缩，从而可以进一步降低激光信号的线宽；

5、本发明通过在瑞利光纤与反射镜之间增加可调衰减器，可以避免反射镜反射回来的瑞利散射信号被激光信号淹没；

6、本发明通过采用第二波分复用器和耦合器，对激光信号的线宽进行循环压缩，可以进一步降低激光信号的线宽。

附图说明