[发明专利]一种基于复合腔内驻波条件筛选方案的窄线宽光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于复合腔内驻波条件筛选的纵模选择方案，以及基于该方案的窄线宽光纤激光器。激光器的基本结构包括半导体激光泵浦源，波分复用器，刻写在增益光纤上的有源相移光栅和刻写在单模光纤上的布拉格光栅。有源相移光栅与布拉格光栅共同构成复合结构的谐振腔，简称复合腔。利用复合腔内驻波条件筛选谐振纵模，实现谐振纵模的减少甚至单纵模输出。激光从有源相移光栅输出。本发明的激光器结构简单，在实现输出窄线宽输出的同时有较高的输出功率。

技术领域

本发明涉及一种线形腔光纤激光器，尤其涉及一种基于有源相移光栅和布拉格光栅的线形复合腔光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。

背景技术

光纤激光器具有窄线宽，噪声低，单频特性好的优点，在各种领域有着广泛的应用。光纤激光器根据腔型结构可被分为线形腔和环形腔激光器，线性腔激光器可进一步分为分布布拉格光栅光纤激光器(DBR)与分布反馈式光纤激光器(DFB)。

环形腔激光器腔长长，依靠窄带滤波器实现单纵模输出，但结构复杂，且对滤波器要求较高；线形腔只有在腔长极短的条件下，才容易实现稳定的单纵模输出，其输出功率因此较低，一般为μW或mW量级。此外，DBR与DFB型光纤激光器的输出线宽通常在kHz量级，现有进一步压窄输出线宽的技术往往需要较为复杂的谐振腔结构，这不仅将导致激光器稳定性与输出功率的下降，还不利于大规模制造。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提出了一种基于相移光栅的纵模选择方案，并将其应用于复合腔结构的光纤激光器中，在实现窄线宽的输出同时获得较高的输出功率。

本发明的技术方案如下：

1.本发明实现窄线宽输出的技术方案是：一种基于复合腔结构的光纤激光器。激光器的组成包括半导体激光泵浦源1，波分复用器2，刻写在铒镱共掺增益光纤3上的有源相移光栅4和刻写在单模光栅上的布拉格光栅5。所述半导体激光泵浦源1的尾纤101与所述波分复用器2的反射端尾纤201相熔接，所述波分复用器2的公共端尾纤202与所述增益光纤3相熔接，所述增益光纤3与所述布拉格光栅5相熔接。

半导体激光泵浦源1的输出泵浦激光，经由反射端201进入波分复用器2，再由公共端口202向增益光纤3传输。增益光纤3中的掺杂离子被泵浦激光激发，产生的自发辐射光在由有源相移光栅4和布拉格光栅5共同构成的谐振腔内来回振荡产生激光。振荡形成的激光由相移光栅4输出，再由公共端202进入波分复用器2，最终从透射端203输出。有源相移光栅4与布拉格光栅5可等效为三个腔镜的复合结构的线形腔。形成的复合腔需要输出纵模同时满足两个谐振腔的驻波条件，可以减少输出纵模的数量。同时复合腔能够有效提高腔内光子数寿命，实现窄线宽输出。在谐振腔外的增益光纤301也同时被泵浦光激发，可以对谐振腔输出的激光实现放大。

2.所述激光器的半导体激光泵浦源1采用光纤耦合输出，与波分复用器的反射端尾纤201相熔接。激光器可采用反向或双向泵浦结构，以提高输出功率。

3.所述有源相移光栅4的反射谱中心波长需要与布拉格光栅5的反射谱中心波长相匹配。

4.所述有源相移光栅4作为谐振腔的输出端，可对其反射率进行优化，反射率的大小对输出线宽和功率均有影响。

5.增益光纤302的长度与布拉格光栅5的尾纤长度均可根据所需输出功率进行优化。

6.所述布拉格光栅反射率高，以便在谐振腔内形成激光振荡。