[发明专利]一种光纤与波导谐振环复合的单频光纤激光器

说明书

一种光纤与波导谐振环复合的单频光纤激光器，涉及光电子技术领域中的光纤激光器。该激光器是在保偏光纤布拉格光栅(PMFBG)、掺Er增益光纤和高反光纤布拉格光栅(HRFBG)依次连接形成的激光器线性谐振主腔内引入双直波导谐振环结构作为环形子腔，将硅基双直波导谐振环连接在掺Er增益光纤和高反光纤布拉格光栅(HRFBG)之间，利用环形子腔的模式清洁的作用，获得单频输出。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域中的光纤激光器，具体涉及一种光纤与波导谐振环复合的单频光纤激光器。

背景技术

单频光纤激光器因其具有抽运阈值功率低、转换效率高、耦合效率高、线宽窄、体积小等优点，在高精密光纤传感、相干光通信、高速率密集波分复用通信系统、激光雷达和高分辨率激光光谱等领域具有广阔的应用前景和巨大的应用价值。

近年来，研究者提出了一种运用短腔法的方式实现光纤激光器单频输出(QilaiZhao,Shanhui Xu,Kaijun Zhou,Changsheng Yang,Can Li,Zhouming Feng,MingyingPeng,Huaqiu Deng,and Zhongmin Yang，Broad-bandwidth near-shot-noise-limitedintensity noise suppression of a single-frequency fiber laser,Optics Letters，41(2016)，1333-1335)具体原理如下：半导体激光器(LD)发出泵浦光通过波分复用器(WDM)耦合进谐振腔，谐振腔分别由窄带光纤布拉格光栅(NB-FBG)、Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐光纤和宽带光纤布拉格光栅(WB-FBG)连接，其中谐振腔闲置宽带光纤布拉格光栅(WB-FBG)端尾纤切成8°角用来消除后向端面光反射，经谐振腔后输出的激光通过窄带光纤布拉格光栅(NB-FBG)出射，并经波分复用器(WDM)及光隔离器(ISO)输出。该方法中需要采用Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐光纤，使得光纤制造成本高，且难以与常规的石英光纤器件熔接。

中国发明专利《一种单频光纤激光器及其制作方法》(申请号：201611076624.7)公开了另一种单频光纤激光器及其制作方法，该单频光纤激光器包括泵浦光源、波分复用器(WDM)、增益光纤和光隔离器(ISO)。将泵浦光源产生的泵浦光注入到波分复用器(WDM)的泵浦端口，泵浦光从波分复用器(WDM)的公共端口输出进入增益光纤，其中在增益光纤上刻有相移光纤光栅和高反光纤光栅，相移光纤光栅作为光纤激光器的输出耦合器，相移光纤光栅、增益光纤和高反光纤光栅构成光纤激光谐振腔，产生的激光从波分复用器(WDM)的信号端口，经过光隔离器(ISO)输出。该单频光纤激光器利用增益光纤上刻写的相移光纤光栅，通过增益竞争压制其它激光纵模谐振从而实现单频激光谐振。该方案需要在增益光纤上刻相移光纤光栅和高反光纤光栅，通常增益光纤对刻写激光的光敏特性较差，因此需要对增益光纤进行低温高压H₂扩散处理增强其光敏性，使得其实施难度大，成本高；并且，由于对应的纵模间隔小，通过调节相移光纤光栅的相移长度实现激光谐振效率的优化，通常是不容易实现的。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的实施难度大的缺陷，研究设计一种光纤与波导谐振环复合的单频光纤激光器，该激光器是在保偏光纤布拉格光栅(PMFBG)、掺Er增益光纤和高反光纤布拉格光栅(HRFBG)依次连接形成的激光器线性谐振主腔内引入双直波导谐振环(add-drop microring resonator)结构作为环形子腔，其中，上直波导与环波导之间的耦合系数和下直波导与环波导之间的耦合系数相同，将硅基双直波导谐振环连接在掺Er增益光纤和高反光纤布拉格光栅(HRFBG)之间，利用环形子腔的模式清洁的作用，获得单频输出。

本发明的技术方案如下：