[发明专利]一种基于啁啾光纤布拉格光栅滤波的掺铒光纤光源装置

说明书

本发明公开了一种基于啁啾光纤布拉格光栅滤波的掺铒光纤光源装置。泵浦光源经第一个单向隔离器连接到第一段掺铒光纤的一端，第一段掺铒光纤的另一端连接到啁啾光纤布拉格光栅的一端，啁啾光纤布拉格光栅的另一端连接到第二段掺铒光纤，第二段掺铒光纤的另一端连接到波分复用器，波分复用器另一侧的一个端口经第二个单向隔离器连接到光源输出端。本发明方法在光源内部对种子光进行滤波后再放大输出，可产生类高斯光谱的宽谱光输出，装置结构简单可靠，提高了掺铒光纤光源输出的光功率和输出效率。

技术领域

本发明涉及ASE宽谱光源领域，尤其是涉及了一种基于啁啾光纤布拉格光栅滤波的掺铒光纤光源装置。

技术背景

掺铒光纤光源属于放大的自发辐射(ASE)，故又称为ASE光源。ASE光源具有较宽的频谱带宽、较高的功率，在通讯、光传感、生物医学和光谱分析等许多领域都有非常广泛而重要的应用。而掺铒光纤光源具有高的输出光功率、高的波长稳定性、较宽的输出光谱，极其适合用于诸如光纤陀螺仪(FOG)和光学相干层析(OCT)成像系统等应用。

掺铒光纤的活性离子是铒离子，当铒离子与石英光纤结合时，它们的每个能态被分裂为许多密切相关的能带，自发辐射的波长范围在1.53～1.57um，并且有1530nm和1558两个辐射峰，使掺铒光纤光源的输出光谱多为非平坦的矩形谱，在光程差较大(0.3～2mm)的情况下，其光谱的自相关函数值大于高斯谱的自相关函数值，对于光纤白光干涉的应用，例如光纤陀螺等，增加了寄生干涉的影响。

传统对掺铒光纤光源光谱形状的处理主要采用对铒光纤光源输出光进行光谱上的高斯滤波或者平坦化处理的方法。这种对输出光进行后处理的方法，很大程度的损失了输出光功率，降低了掺铒光纤光源的输出效率。因而本发明提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅滤波的掺铒光纤光源装置，在光源内部对种子光进行滤波，直接得到类高斯的光谱形状输出，提高了掺铒光纤光源输出的光功率和输出效率。

发明内容

针对目前的掺铒光纤光源，对光谱形状的传统处理方法很大程度的损失了输出光功率，降低了掺铒光纤光源的输出效率。本发明提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅滤波的掺铒光纤光源装置，在光源内部对种子光进行滤波，直接得到类高斯的光谱形状输出，提高了输出的光功率和输出效率。

本发明的技术方案是：

本发明包括泵浦光源、第一个单向隔离器、第一段掺铒光纤、啁啾光纤布拉格光栅、第二段掺铒光纤、波分复用器、第二个单向隔离器和光源输出端；泵浦光源经第一个单向隔离器连接到第一段掺铒光纤的一端，第一段掺铒光纤的另一端连接到啁啾光纤布拉格光栅的一端，啁啾光纤布拉格光栅的另一端连接到第二段掺铒光纤，第二段掺铒光纤的另一端连接到波分复用器，波分复用器另一侧的一个端口经第二个单向隔离器连接到光源输出端。其中通过两个单向隔离器用于光单向传输。

泵浦光源发出980nm窄带的泵浦光，泵浦光经第一段掺铒光纤作用，将其中一部分泵浦光能量消耗并产生宽带种子光，啁啾光纤布拉格光栅对第一段掺铒光纤产生的种子光进行滤波，滤波后的种子光和剩余的泵浦光经第二段掺铒光纤作用使得种子光消耗剩余的泵浦光中的一部分能量，继续放大而产生放大的自发辐射光(ASE)，放大的自发辐射光和剩余的泵浦光经波分复用器分为两路，一路为残余的泵浦光；另一路为放大的自发辐射光，放大的自发辐射光进入第二个单向隔离器后到达的光源输出端。

所述啁啾光纤布拉格光栅中滤除种子光中峰值波长附近的部分，使得滤波后种子光原峰值波长附近部分的光功率变为原来的1/10。峰值波长附近是指以峰值波长为中心的10nm光谱范围。

本发明将原有一段的掺铒光纤分为两段，两段掺铒光纤的长度之和与原有一段掺铒光纤的长度相等，并且在两段掺铒光纤之间增设啁啾光纤布拉格光栅，通过啁啾光纤布拉格光栅对第一段掺铒光纤产生的种子光进行滤波处理，后经第二段掺铒光纤的继续放大，使得输出直接能获得类高斯的光谱形状输出，并且提高了输出的光功率和输出效率。