專利名稱：一種啁啾相移光纖光柵及基于該光柵的光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖光柵和光纖激光器領(lǐng)域，具體涉及一種啁啾相移光 纖光柵及雙波長單縱模光纖激光器，該雙波長單縱模光纖激光器通過該 啁啾相移光纖光柵的雙透射峰濾波、高非線性光纖的模式競爭抑制以及 非泵浦摻鉺光纖飽和吸收體的單縱模選擇來實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
太赫茲波在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境檢測、射電天文、高速信息
網(wǎng)絡(luò)和安檢等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用；微波在無線通信中具有核心作用。 采用雙波長激光器進(jìn)行混頻是產(chǎn)生太赫茲波和微波的重要方案。為了獲 得穩(wěn)定的太赫茲波或微波，需要激光器能產(chǎn)生穩(wěn)定的雙波長單縱模的激 射。
全光纖激光器由于其獨(dú)特的優(yōu)勢而受到重視。為了使摻鉺光纖激光 器產(chǎn)生雙波長單縱模的激光需要解決三個(gè)問題。首先需要具有雙波長透 射峰的窄帶濾波器，在全光纖器件中首選光纖光柵。目前能產(chǎn)生雙峰的 光纖光柵主要有取樣光柵和均勻相移光柵，但兩者能獲得的雙透射峰的 波長間隔都較小，不能滿足高頻微波或太赫茲的應(yīng)用，而且取樣光柵設(shè) 計(jì)復(fù)雜，制作困難，因此雙波長濾波光柵仍需要?jiǎng)?chuàng)新性的技術(shù)發(fā)明。其 次，摻鉺光纖為均勻加寬介質(zhì)存在著模式競爭問題，用于多波長的摻鉺 光纖激光器存在著波長不穩(wěn)和跳?，F(xiàn)象。最后，由于光纖環(huán)形腔結(jié)構(gòu)中， 諧振腔腔長很長，縱模間隔很小，難以獲得單縱模激射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)的不足而做出，其目的在于提供一種啁啾相移
光纖光柵，該光纖光柵可以產(chǎn)生雙峰透射譜；本發(fā)明還提供基于該光纖 光柵的雙波長單縱模光纖激光器，該激光器能夠激射雙波長單縱模的激 光。
本發(fā)明的第一方面提供一種啁啾相移光纖光柵，其特征在于在一
段具有線性啁啾的光纖光柵上引入兩個(gè)71相移，使得啁啾光柵的反射帶 中具有兩個(gè)透射峰。
本發(fā)明的第二方面提供一種雙波長單縱模光纖激光器，包括位于一 個(gè)環(huán)行腔內(nèi)的摻鉺光纖放大器、環(huán)行器、第一啁啾光纖光柵、耦合器和 偏振控制器，所述環(huán)行器上還連接有非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體，該
非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體上連接有第二啁啾光纖光柵；其特征在于-該環(huán)形腔中還包括高非線性光纖，所述第一啁啾光纖光柵為上述啁啾相 移光纖光柵。
在本發(fā)明的第二方面中，采用摻鉺光纖放大器作為增益機(jī)制；采用 高非線性光纖作為模式競爭抑制機(jī)制；采用啁啾相移光柵作為雙波長濾 波機(jī)制；采用非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體作為單縱模選擇機(jī)制。
在本發(fā)明的第二方面中，所述非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體位于所 述環(huán)行器和所述啁啾光纖光柵之間，使得該非泵浦的慘鉺光纖飽和吸收 體中形成駐波。
在本發(fā)明的第二方面中，所述啁啾光纖光柵的反射譜覆蓋所述啁啾 相移光纖光柵的透射雙峰，但小于該啁啾相移光柵的反射帶。在本發(fā)明的第二方面中，所述啁啾相移光柵、環(huán)行器、非泵浦的摻 鉺光纖飽和吸收體以及啁啾光纖光柵構(gòu)成超窄譜帶單縱模雙波長濾波 器，最終完成激光器選模功能。
本發(fā)明可以獲得雙峰透射譜的啁啾相移光纖光柵以及雙波長單縱模 摻鉺光纖激光器。


圖1是本發(fā)明啁啾相移光纖光柵實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中啁啾相移光纖光柵實(shí)施例的透射譜。 圖3是本發(fā)明雙波長單縱模光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文參照附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
加以詳細(xì)說明。 圖1是本發(fā)明的啁啾相移光纖光柵實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中為 一段啁啾光柵，光柵長度為48mm，啁啾率為2.5nm/cm，同時(shí)該光柵中 插入兩個(gè)7t相移11和12，兩個(gè)相移的位置為L!-L3-8mm， L2=32mm。 7u相移可以通過壓電陶瓷(PZT)移位的方法制作。圖2是該實(shí)施例的透 射譜理論結(jié)果。如圖2所示，該透射譜在反射帶中出現(xiàn)兩個(gè)波長間隔約 為8nm的超窄譜帶透射峰，可以很好地應(yīng)用到雙波長單縱模激光器中。 雖然本實(shí)施例中透射譜雙峰的波長間隔為8nm，但通過調(diào)整L2的大小， 可使得波長間隔為任意值。
圖3是本發(fā)明的雙波長單縱模光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光器 包括本發(fā)明第一方面的啁啾相移光纖光柵33,還包括摻鉺光纖放大器 31、高非線性光纖32、環(huán)行器34、非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35、 啁啾光纖光柵36、耦合器37以及偏振控制器38,環(huán)形腔內(nèi)各部件相互之間的位置順序并無限制，環(huán)行器34、非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35、 啁啾光纖光柵36的排列順序由圖3所示。
該啁啾相移光纖光柵33采用實(shí)施例圖1的結(jié)構(gòu)，L2的距離由所需 要的雙波長激光的間隔確定，波長間隔A^和L2之間的關(guān)系為
△;t = "e#(cAz2)
其中"6//和G分別為所述光纖光柵的等效折射率和啁啾率。
環(huán)行器34將通過啁啾相移光柵33的光波導(dǎo)向非泵浦的摻鉺光纖飽 和吸收體35，然后通過啁啾光纖光柵36反射回非泵浦的摻鉺光纖飽和 吸收體35并最后通過環(huán)行器34的另一端口導(dǎo)向耦合器37。環(huán)行器34 具有兩個(gè)功能 一是使得光纖環(huán)形腔中的光只沿著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)形成行波 腔；二是使得光波在非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35中具有兩個(gè)方向的 光，從而形成駐波。非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35中形成駐波后具有 單縱模選擇功能，原因在于 一方面非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35 的駐波使得該非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體35的折射率受到調(diào)制，形成 類似光纖光柵的結(jié)構(gòu)，具有窄帶濾波功能；另一方面，該非泵浦的摻鉺 光纖飽和吸收體35對(duì)光強(qiáng)較強(qiáng)的模式由于吸收飽和而損耗較小，而對(duì)其 它模式損耗較大從而能很好地選出單個(gè)激射模式。
啁啾光纖光柵36的反射譜需要覆蓋啁啾相移光柵33的兩個(gè)透射峰， 但必須小于啁啾相移光柵33的反射帶，從而可以把兩個(gè)透射峰濾出，而 不會(huì)摻入邊帶波長。啁啾相移光柵33、環(huán)行器34、非泵浦的摻鉺光纖飽 和吸收體35以及啁啾相移光柵33構(gòu)成一個(gè)很好的雙波長單縱模超窄譜 帶濾波器，這對(duì)實(shí)現(xiàn)雙波長單縱模激光器起著核心的作用。高非線性光纖32采用普通的高非線性光纖。使用高非線性光纖32 中的四波混頻等非線性效應(yīng)抑制摻鉺光纖的均勻加寬問題，而獲得多波 長的穩(wěn)定激射。
摻鉺光纖放大器31為該激光器實(shí)施例的增益機(jī)制，波長范圍可以為 C波段或L波段或C+L波段，但必須能覆蓋啁啾相移光柵33的兩個(gè)透 射峰，其增益需要足以抵消腔內(nèi)損耗獲得激射。
耦合器37為普通光纖耦合器，輸出端的耦合比一般為1:9，即10% 的光從激光器中輸出，但并不局限于此，耦合器的耦合比可以根據(jù)實(shí)際 激光激射條件和輸出功率的需要進(jìn)行選擇。.
偏振控制器38可以為任意地調(diào)節(jié)光波偏振態(tài)的器件。
上述器件按照要求連接成圖3的環(huán)形腔結(jié)構(gòu)后，開啟摻鉺光纖放大 器31，并調(diào)節(jié)偏振控制器38，就可以獲得穩(wěn)定的雙波長單縱模激光的輸 出。
權(quán)利要求
1.一種啁啾相移光纖光柵，其特征在于在一段具有線性啁啾的光纖光柵上引入兩個(gè)π相移，使得啁啾光柵的反射帶中具有兩個(gè)透射峰。
2、 一種雙波長單縱模光纖激光器，包括位于一個(gè)環(huán)行腔的摻鉺光纖 放大器、環(huán)行器、第一啁啾光纖光柵、耦合器和偏振控制器，所述環(huán)行 器上還連接有非泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體，第二啁啾光纖光柵與該非 泵浦的摻鉺光纖飽和吸收體相連；其特征在于在環(huán)形腔中還包括高非線性光纖，所述第一啁啾光纖光柵為權(quán)利要求1所述的啁啾相移光纖光孤 珊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖光柵和一種光纖激光器，特別是涉及一種啁啾相移光纖光柵和基于該光柵的雙波長單縱模光纖激光器。本發(fā)明的啁啾相移光纖光柵含有兩個(gè)π相移，產(chǎn)生雙峰投射譜。本發(fā)明的光纖激光器主要包括摻鉺光纖放大器、偏振控制器、環(huán)行器、耦合器、高非線性光纖、非泵浦摻鉺光纖飽和吸收體、啁啾相移光纖光柵以及啁啾光纖光柵。這些部件構(gòu)成光纖環(huán)形腔。本發(fā)明的光纖激光器綜合應(yīng)用啁啾相移光柵的濾波、高非線性光柵的模式競爭抑制以及非泵浦摻鉺光纖飽和吸收體的單縱模選擇來實(shí)現(xiàn)一種雙波長單縱模光纖激光器。該激光器可以廣泛應(yīng)用于微波與太赫茲波的產(chǎn)生中。
文檔編號(hào)H01S3/098GK101320884SQ20081004801
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者孫軍強(qiáng), 陳金林 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)