一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法
【專利摘要】一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法，所述激光器包括與泵浦激光器相連的第一錐形光纖，與激光輸出端相連的第二錐形光纖，還包括放置在基質(zhì)上的線型微諧振腔，該線型微諧振腔由寬帶微光纖布拉格光柵、一段涂覆石墨烯的微光纖以及高摻雜微光纖梳狀濾波器串聯(lián)而成。所述的寬帶微光纖布拉格光柵和高摻雜微光纖梳狀濾波器分別與第一錐形光纖和第二錐形光纖相耦合。所述的高摻雜微光纖梳狀濾波器用紫外膠固定在低折射率基質(zhì)上，本發(fā)明通過加熱該高摻雜微光纖梳狀濾波器所浸入的高熱敏系數(shù)的溶液，改變微光纖的有效折射率，進而改變高摻雜微光纖梳狀濾波器的選頻特性，來實現(xiàn)波長數(shù)目和波長間隔調(diào)諧輸出。
【專利說明】 —種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明光纖傳感、光纖通信等領(lǐng)域所應(yīng)用的光源，是一種基于微光纖的可調(diào)諧多波長光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]多波長激光器是一種重要的光電子器件，在光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感、光譜分析等領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。近年來，隨著微納光子學(xué)的發(fā)展和光纖制備工藝的不斷改進，低損耗的微納光纖已經(jīng)被制備出來，并已應(yīng)用于制作微納光子學(xué)器件。微型光纖激光器通過一段摻雜微納光纖提供增益，增益光纖構(gòu)成的光學(xué)諧振腔具有濾波和選頻的雙重作用，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，成本很低，便于調(diào)諧，可滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用需求。目前，國際上已經(jīng)實現(xiàn)了微盤激光器、微光纖環(huán)形結(jié)激光器、微球激光器等微型化激光器。然而，目前大多數(shù)微型化激光器都是單一波長激射，多波長微型化激光器很少有報道。因此，開發(fā)一種基于微納光纖的多波長激光器很有必要。
[0003]目前多實現(xiàn)多波長輸出的方法多種多樣。常見的有:將稀土光纖液氮冷卻到77K，使用相位調(diào)制器或頻移器、腔內(nèi)引入非線性增益如四波混頻、受激拉曼/布里淵散射。其中，在腔內(nèi)引入四波混頻技術(shù)可能最為簡單，易于實現(xiàn)。研究者通常將幾千米高非線性光纖或光子晶體光纖插入多波長稀土光纖激光腔內(nèi)激發(fā)非線性四波混頻，但這會大大增加系統(tǒng)尺寸和系統(tǒng)成本。因此,開發(fā)一種低成本、高非線性光學(xué)材料,使其更容易地激發(fā)四波混頻，并且更容易地應(yīng)用到微光纖激光器中，更顯得非常重要。石墨烯材料由于其獨特的二維原子結(jié)構(gòu)，其三階非線性系數(shù)高達10_7esU，比普通石英玻璃光纖大8個數(shù)量級，在超薄的石墨烯片中就能容易地產(chǎn)生極強的非線性四波混頻，因此，可將其引入稀土摻雜光纖諧振腔中，實現(xiàn)穩(wěn)定的多波長輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器及其制備方法，本發(fā)明的方案利用微米直徑光纖制備出尺寸小、穩(wěn)定、可調(diào)諧的多波長光纖激光器。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器，包括依次相連的泵浦激光器、線型諧振腔和激光輸出端；泵浦激光器與線型諧振腔之間還接有第一錐形光纖，激光輸出端與線型諧振腔之間還接有第二錐形光纖。
[0007]進一步地，所述線型諧振腔放置在低折射率基質(zhì)上，線型諧振腔包括依次相連的寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器，寬帶微光纖布拉格光柵的另一端還與第一錐形光纖相連，高摻雜微光纖梳狀濾波器的另一端還與第二錐形光纖相連。
[0008]進一步地，寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器之間通過微光纖相連。[0009]進一步地,高摻雜微光纖梳狀濾波器包括第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)通過稱合區(qū)域相連。
[0010]一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器的制備方法，包括制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、高摻雜微光纖梳狀濾波器和錐形光纖的步驟，以及將第一錐形光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖、高摻雜微光纖梳狀濾波器、第二錐形光纖依次相連的步驟。
[0011]進一步地，制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵的方法包括:
[0012]I)用火焰加熱法把普通單模光纖或無包層的高摻雜稀土離子光纖拉細至微米尺度直徑，得到微光纖；
[0013]2)用光學(xué)誘導(dǎo)沉積法，在上述微光纖的一端涂覆石墨烯，即:將石墨烯分散液在光倏逝場的作用下沉積到指定部位，得到一段表面涂覆石墨烯的微光纖；
[0014]3)在微光纖的另一端用相位掩模法刻寫寬帶微光纖布拉格光柵。
[0015]進一步地，制備高摻雜微光纖梳狀濾波器的方法包括:
[0016]4a)將無包層的高摻雜稀土離子光纖用火焰加熱法拉細至微米尺度直徑，得到高摻雜稀土離子微光纖，將高摻雜稀土離子微光纖的一端固定在第一光纖夾具上；
[0017]4b)將高摻雜稀土離子微光纖的另一自由端向第一光纖夾具緩慢靠近，待高摻雜稀土離子微光纖的腰錐處彎成一個大環(huán)后，往高摻雜稀土離子微光纖的軸向緩慢旋轉(zhuǎn)自由端;
[0018]4c)大環(huán)分裂成兩個小環(huán)，即第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)之間的微光纖部分成為兩環(huán)之間稱合區(qū)域；
[0019]4d)將高摻雜稀土離子微光纖的自由端固定在第二光纖夾具上，這樣便制備得到高摻雜微光纖梳狀濾波器；再將高摻雜微光纖梳狀濾波器從兩光纖夾具上取下，放置在低折射率基質(zhì)上，用紫外膠進行固定。
[0020]進一步地，制備錐形光纖及連接各器件的步驟包括:
[0021]5)用火焰加熱法把兩段普通單模光纖分別單邊拉細，得到第一錐形光纖和第二錐形光纖；
[0022]6)將步驟1)、2)、3)所制備的微光纖也放置在低折射率基質(zhì)上，在光學(xué)顯微鏡下，通過微操作，將微光纖與步驟4d)所制備的高摻雜微光纖梳狀濾波器通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接；
[0023]7)將步驟5)所得的第一錐形光纖和第二錐形光纖的細端分別與寬帶微光纖布拉格光柵的輸入端及高摻雜微光纖梳狀濾波器的輸出端通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接，得到線型諧振腔；
[0024]8)將泵浦激光器的輸出端與第一錐形光纖的粗端相連；
[0025]9)將激光輸出端與第二錐形光纖的粗端相連。
[0026]進一步地，步驟2)制備表面涂覆石墨烯的微光纖的方法具體包括:首先將微光纖的一端與摻鉺光纖放大器相連，摻鉺光纖放大器的輸入端連接到一個泵浦激光器上，微光纖的另一端則與光功率計相連；在微光纖指定部位通過載玻片進行支撐，再將石墨烯粉末用超聲法均勻分散到分散液中，得到石墨烯分散液；用化學(xué)滴管將石墨烯分散液滴至載玻片所支撐的微光纖上進行沉積，同時開啟泵浦激光器以提供激光源，經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大之后，將功率足夠高的激光注入微光纖中，出射激光的強度通過光功率計監(jiān)測，得到沉積過程中透射功率的變化；當(dāng)沉積過程持續(xù)一段時間，光功率計上監(jiān)測到的功率值符合所需時，關(guān)閉泵浦激光器，將微光纖從石墨烯分散液中移出。
[0027]所述的激光器的調(diào)諧方法，包括:將高摻雜微光纖梳狀濾波器浸沒在高熱敏系數(shù)的溶液中，通過改變?nèi)芤旱臏囟纫愿淖內(nèi)芤旱恼凵渎?，然后通過微光纖的倏逝場效應(yīng)來改變高摻雜微光纖梳狀濾波器的有效折射率，進而改變高摻雜微光纖梳狀濾波器所得的梳狀譜的諧振波長及波長間隔，最終實現(xiàn)所述多波長激光器的激射波長和激射數(shù)目的改變。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下主要的優(yōu)點:
[0029](I)本發(fā)明的微光纖激光器通過一段高摻雜微光纖提供增益,增益微光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的寬帶梳狀濾波器具有增益和濾波的雙重作用，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0030](2)本發(fā)明采用三階非線性系數(shù)很高的石墨烯材料，通過在微光纖外面涂覆石墨烯，利用微光纖的強倏逝場特性，結(jié)合石墨烯的高非線性效應(yīng)，可以激發(fā)微諧振腔內(nèi)的四波混頻，從而有效抑制稀土離子的均勻展寬，實現(xiàn)多波長的穩(wěn)定激射。
[0031](3)本發(fā)明的可調(diào)諧多波長微光纖激光器為全光纖化器件，具有小型化、制備簡單、易于與光纖系統(tǒng)集成、易于調(diào)節(jié)和控制等特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明所述可調(diào)諧多波長微光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明所述寬帶布拉格光柵和涂覆石墨烯所在微光纖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明所述寬帶布拉格光柵和涂覆石墨烯所在微光纖的制備方法示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明所述高摻雜微光纖梳狀濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明所述高摻雜微光纖梳狀濾波器的制備方法示意圖，Ca)?(d)代表四個步驟。
[0037]圖中，1、高摻雜微光纖梳狀濾波器；2、寬帶微光纖布拉格光柵；3、表面涂覆石墨烯的微光纖；4、泵浦激光器；5、第一錐形光纖；6、第二錐形光纖；7、激光輸出端；8、低折射率基質(zhì)；9、第一微光纖薩格奈克環(huán)；10、第二微光纖薩格奈克環(huán)；11、兩環(huán)之間的稱合區(qū)域；
12、微光纖；13、載玻片、14、石墨烯分散液；15、第一光纖夾具；16、第二光纖夾具；17、摻鉺光纖放大器；18、光功率計；19、高摻雜稀土離子微光纖；20、高摻雜稀土離子微光纖的自由端；21、高摻雜稀土離子微光纖的腰錐處；22、高摻雜稀土離子微光纖彎成的大環(huán)。
【具體實施方式】
[0038]一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器，包括:
[0039]一個泵浦激光器，用于提供泵浦光；
[0040]一個寬帶微光纖布拉格光柵，作為諧振腔的一個反射腔鏡，對特定波長范圍的光提供光學(xué)反饋；
[0041]一個高摻雜微光纖梳狀濾波器，作為諧振腔的另一個反射腔鏡，提供梳狀濾波功能，用于周期性選擇特定波長并將其反射回諧振腔內(nèi)；
[0042]一段表面涂覆石墨烯的微光纖，作為諧振腔內(nèi)的高非線性器件，抑制因高摻雜微光纖梳狀濾波器的均勻展寬導(dǎo)致的模式競爭；
[0043]一個激光輸出端，用于輸出激光。
[0044]其中，依次相連的寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器構(gòu)成所述激光器的線型諧振腔，線型諧振腔放置在低折射率基質(zhì)上。泵浦激光器通過第一錐形光纖的細端與寬帶微光纖布拉格光柵的一端耦合連接；激光輸出端通過第二錐形光纖的細端與高摻雜微光纖梳狀濾波器的輸出端耦合連接。
[0045]進一步地，所述高摻雜微光纖梳狀濾波器材料為高摻雜稀土離子微光纖。高摻雜微光纖梳狀濾波器包括第一微光纖薩格奈克環(huán)、第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)通過稱合區(qū)域相連；其中，第一微光纖薩格奈克環(huán)、第二微光纖薩格奈克環(huán)作為兩個寬帶反射鏡，與它們之間的耦合區(qū)域形成一個光纖法布里-珀羅腔，在獲得寬帶梳狀濾波的同時，也為激光腔內(nèi)的光信號提供光學(xué)增益。所述激光器輸出腔面的激光反饋率由高摻雜微光纖梳狀濾波器的耦合區(qū)域的耦合效率決定，可通過調(diào)節(jié)耦合區(qū)域的長度來靈活控制。
[0046]進一步地，所述寬帶微光纖布拉格光柵作為諧振腔的一個反射腔鏡，其反射帶可覆蓋所述高摻雜微光纖梳狀濾波器的若干個反射峰，所述激光器在這些反射波長處可同時激射輸出。
[0047]進一步地，所述諧振腔中有一段表面涂覆石墨烯的微光纖，利用微光纖的強倏逝場特性，結(jié)合石墨烯的超強三階非線性光學(xué)效應(yīng)，激發(fā)諧振腔內(nèi)的四波混頻，從而抑制不同波長之間的增益競爭。
[0048]進一步地,所述的高摻雜微光纖梳狀濾波器的光纖直徑為0.5-6 V- m ;第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)的直徑為稱合區(qū)域的長度為0.5cm-2cm。第一錐形光纖的細端和第二錐形光纖的細端的直徑為0.5-6 V- m,與微光纖和高摻雜微光纖梳狀濾波器的光纖直徑相匹配。
[0049]進一步地，所述的一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器的制備方法，包括制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、高摻雜微光纖梳狀濾波器和錐形光纖的步驟，以及將第一錐形光纖、寬帶微光纖布拉格光柵、表面涂覆石墨烯的微光纖、高摻雜微光纖梳狀濾波器、第二錐形光纖依次相連的步驟。
[0050]進一步地，制備表面涂覆石墨烯的微光纖、寬帶微光纖布拉格光柵的方法包括:
[0051]( I)用火焰加熱法把普通單模光纖或無包層的高摻雜稀土離子光纖拉細至微米尺度直徑，得到微光纖；
[0052](2)用光學(xué)誘導(dǎo)沉積法，在上述微光纖的一端涂覆石墨烯，即:將石墨烯分散液在光倏逝場的作用下沉積到指定部位，得到一段表面涂覆石墨烯的微光纖；
[0053](3)在微光纖的另一端用相位掩模法刻寫寬帶微光纖布拉格光柵。
[0054]進一步地，制備高摻雜微光纖梳狀濾波器的方法包括:
[0055]4a)將無包層的高摻雜稀土離子光纖用火焰加熱法拉細至微米尺度直徑，得到高摻雜稀土離子微光纖，將高摻雜稀土離子微光纖的一端固定在第一光纖夾具上；
[0056]4b)將高摻雜稀土離子微光纖的另一自由端向第一光纖夾具緩慢靠近，待高摻雜稀土離子微光纖的腰錐處彎成一個大環(huán)后，往高摻雜稀土離子微光纖的軸向緩慢旋轉(zhuǎn)自由端;[0057]4c)大環(huán)分裂成兩個小環(huán)，即第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)，第一微光纖薩格奈克環(huán)和第二微光纖薩格奈克環(huán)之間的微光纖部分成為兩環(huán)之間稱合區(qū)域；
[0058]4d)將高摻雜稀土離子微光纖的自由端固定在第二光纖夾具上，這樣便制備得到高摻雜微光纖梳狀濾波器；再將高摻雜微光纖梳狀濾波器從兩光纖夾具上取下，放置在低折射率基質(zhì)上，用紫外膠進行固定。
[0059]進一步地，制備錐形光纖及連接各器件的步驟包括:
[0060]5)用火焰加熱法把兩段普通單模光纖分別單邊拉細，得到第一錐形光纖和第二錐形光纖；
[0061]6)將步驟1)、2)、3)所制備的微光纖也放置在低折射率基質(zhì)上，在光學(xué)顯微鏡下，通過微操作，將微光纖與步驟4d)所制備的高摻雜微光纖梳狀濾波器通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接；
[0062]7)將步驟5)所得的第一錐形光纖和第二錐形光纖的細端分別與寬帶微光纖布拉格光柵的輸入端及高摻雜微光纖梳狀濾波器的輸出端通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接，得到線型諧振腔；
[0063]8)將泵浦激光器的輸出端與第一錐形光纖的粗端相連；
[0064]9)將激光輸出端與第二錐形光纖的粗端相連。
[0065]進一步地，制備表面涂覆石墨烯的微光纖的方法具體包括:首先將微光纖的一端與摻鉺光纖放大器相連，摻鉺光纖放大器的輸入端連接到一個泵浦激光器上，微光纖的另一端則與光功率計相連；在微光纖指定部位通過載玻片進行支撐，再將石墨烯粉末用超聲法均勻分散到分散液中，得到石墨烯分散液；用化學(xué)滴管將石墨烯分散液滴至載玻片支撐的微光纖上進行沉積，同時開啟泵浦激光器以提供激光源，經(jīng)過摻鉺光纖放大器放大之后，將功率足夠高的激光注入微光纖中，出射激光的強度通過光功率計監(jiān)測，得到沉積過程中透射功率的變化；當(dāng)沉積過程持續(xù)一段時間，光功率計上監(jiān)測到的功率值符合所需時，關(guān)閉泵浦激光器，將微光纖從石墨烯分散液中移出。
[0066]進一步地，所述可調(diào)諧多波長微光纖激光器的一種調(diào)諧方法如下，將高摻雜微光纖梳狀濾波器浸沒在高熱敏系數(shù)的溶液中，利用溶液的熱光效應(yīng)，通過改變?nèi)芤旱臏囟葋砀淖內(nèi)芤旱恼凵渎?。而光在微光纖中傳播時，很大一部分是以倏逝場的形式傳播的，微光纖對外界環(huán)境非常敏感。當(dāng)微光纖所處的外界溶液折射率改變時，微光纖中光場的有效折射率也會隨之發(fā)生變化，進而高摻雜微光纖梳狀濾波器所得梳狀濾波譜的諧振波長及波長間隔都會改變，最終實現(xiàn)多波長激光器的激射波長和激射數(shù)目的調(diào)諧。
[0067]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進一步詳述本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種基于微光纖的可調(diào)諧多波長激光器，并提供了其制備方法。
[0068]如圖1所75,可調(diào)諧多波長微光纖激光器，由寬帶微光纖布拉格光柵2、表面涂覆石墨烯的微光纖3、高摻雜微光纖梳狀濾波器I構(gòu)成激光器的線型諧振腔。泵浦激光器4發(fā)出的泵浦光，通過第一錐形光纖5耦合進激光器的線性諧振腔中。最終，激光通過高摻雜微光纖梳狀濾波器I的一端，經(jīng)由第二錐形光纖6,從激光輸出端口 7輸出。
[0069]多波長激光器的工作原理如下:
[0070]泵浦激光器4產(chǎn)生的泵浦光，通過第一錐形光纖5耦合進激光器的諧振腔，激發(fā)腔內(nèi)的高增益摻雜微光纖梳狀濾波器I產(chǎn)生受激輻射，同時，產(chǎn)生的信號光在第一微光纖薩格奈克環(huán)9和第二微光纖薩格奈克環(huán)10之間將會形成干涉，這樣，高增益摻雜微光纖梳狀濾波器I反饋回腔內(nèi)的光譜將呈現(xiàn)類似法布里-珀羅干涉儀的寬頻帶梳狀濾波特性，再經(jīng)過寬帶微光纖布拉格光柵2的寬帶反射，選出的特定波長將在腔內(nèi)來回振蕩，振蕩光經(jīng)過涂覆石墨烯的微光纖3時，由于微光纖的倏逝場效應(yīng)，部分光場滲透到微光纖表面涂覆的石墨烯中，激發(fā)石墨烯材料中超強的四波混頻效應(yīng)，抑制稀土離子的均勻展寬，從而抑制不同波長之間的增益競爭，最終實現(xiàn)多波長的穩(wěn)定輸出。[0071]圖2示出了寬帶布拉格光柵和涂覆石墨烯所在的整段微光纖12的具體結(jié)構(gòu)。圖3示出了圖2中微光纖12的制備方法，具體如下:
[0072]先將一根普通光纖固定在第一光纖夾具15和第二光纖夾具16上，用火焰加熱法拉錐，得到一段微光纖12。再用光倏逝場法沉積法在微光纖指定部分涂覆石墨烯。涂覆石墨烯的過程如下:首先將普通光纖的左端與摻鉺光纖放大器17相連，摻鉺光纖放大器17的輸入端連接到一個泵浦激光器4上，普通光纖的右端則與光功率計18相連；在微光纖12指定部位通過載玻片13進行支撐，再將石墨烯粉末用超聲法均勻分散到分散液中，得到石墨烯分散液14 ;用化學(xué)滴管將石墨烯分散液14滴至載玻片13支撐的微光纖12上進行沉積，同時開啟泵浦激光器4以提供激光源，經(jīng)過摻鉺光纖放大器17放大之后，將功率足夠高的激光注入微光纖12中，出射激光的強度通過光功率計18監(jiān)測，得到沉積過程中透射功率的變化；當(dāng)沉積過程持續(xù)一段時間，光功率計18上監(jiān)測到的功率值符合所需時，關(guān)閉泵浦激光器4,將微光纖12從石墨烯分散液14中移出。
[0073]石墨烯沉積完畢后，再用相位掩模法在微光纖12上刻寫寬帶布拉格光柵2，這樣便可得到圖2中所示的刻寫有寬帶布拉格光柵和涂覆有石墨烯的微光纖12。
[0074]圖4為高摻雜微光纖梳狀濾波器I的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0075]高摻雜微光纖梳狀濾波器I的工作原理類似一個法布里-珀羅干涉儀，兩個微光纖薩格奈克環(huán)充當(dāng)反射腔鏡，理想情況下，濾波器的反射率R可寫為:
「00761
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器，其特征在于:包括依次相連的泵浦激光器(4)、線型諧振腔和激光輸出端(7);泵浦激光器(4)與線型諧振腔之間還接有第一錐形光纖(5)，激光輸出端(7)與線型諧振腔之間還接有第二錐形光纖(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于:所述線型諧振腔放置在低折射率基質(zhì)(8)上，線型諧振腔包括依次相連的寬帶微光纖布拉格光柵(2)、表面涂覆石墨烯的微光纖(3)和高摻雜微光纖梳狀濾波器(I),寬帶微光纖布拉格光柵(2)的另一端還與第一錐形光纖(5)相連,高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)的另一端還與第二錐形光纖(6)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于:寬帶微光纖布拉格光柵(2)、表面涂覆石墨烯的微光纖(3)和高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)之間通過微光纖(12)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器,其特征在于:高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)包括第一微光纖薩格奈克環(huán)(9)和第二微光纖薩格奈克環(huán)(10)，第一微光纖薩格奈克環(huán)(9)和第二微光纖薩格奈克環(huán)(10)通過耦合區(qū)域(11)相連。
5.一種可調(diào)諧多波長微光纖激光器的制備方法，其特征在于:包括制備表面涂覆石墨烯的微光纖(3)、寬帶微光纖布拉格光柵(2)、高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)和錐形光纖的步驟，以及將第一錐形光纖(5)、寬帶微光纖布拉格光柵(2)、表面涂覆石墨烯的微光纖(3)、高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)、第二錐形光纖(6)依次相連的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，制備表面涂覆石墨烯的微光纖(3)、寬帶微光纖布拉格光柵(2)的方法包括: 1)用火焰加熱法把普通單模光纖或無包層的高摻雜稀土離子光纖拉細至微米尺度直徑，得到微光纖(12)； 2)用光學(xué)誘導(dǎo)沉積法，在上述微光纖(12)的一端涂覆石墨烯，即:將石墨烯分散液(14)在光倏逝場的作用下沉積到指定部位，得到一段表面涂覆石墨烯的微光纖(3)； 3)在微光纖(12)的另一端用相位掩模法刻寫寬帶微光纖布拉格光柵(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,制備高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)的方法包括: 4a)將無包層的高摻雜稀土離子光纖用火焰加熱法拉細至微米尺度直徑，得到高摻雜稀土離子微光纖(19)，將高摻雜稀土離子微光纖(19)的一端固定在第一光纖夾具(15)上； 4b)將高摻雜稀土離子微光纖(19)的另一自由端(20)向第一光纖夾具(15)緩慢靠近，待高摻雜稀土離子微光纖(19)的腰錐處(21)彎成一個大環(huán)(22)后，往高摻雜稀土離子微光纖(19)的軸向緩慢旋轉(zhuǎn)自由端(20)； 4c)大環(huán)(22)分裂成兩個小環(huán)，即第一微光纖薩格奈克環(huán)(9)和第二微光纖薩格奈克環(huán)(10),第一微光纖薩格奈克環(huán)(9)和第二微光纖薩格奈克環(huán)(10)之間的微光纖部分成為兩環(huán)之間耦合區(qū)域(11); 4d)將高摻雜稀土離子微光纖(19)的自由端(20)固定在第二光纖夾具(16)上，這樣便制備得到高摻雜微光纖梳狀濾波器(I);再將高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)從兩光纖夾具上取下，放置在低折射率基質(zhì)(8)上，用紫外膠進行固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，制備錐形光纖及連接各器件的步驟包括: 5)用火焰加熱法把兩段普通單模光纖分別單邊拉細，得到第一錐形光纖(5)和第二錐形光纖(6);6)將步驟1)、2)、3)所制備的微光纖(12)也放置在低折射率基質(zhì)(8)上，在光學(xué)顯微鏡下，通過微操作，將微光纖(12)與步驟4d)所制備的高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接； 7)將步驟5)所得的第一錐形光纖(5)和第二錐形光纖(6)的細端分別與寬帶微光纖布拉格光柵(2)的輸入端及高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)的輸出端通過范德華力和靜電吸引力進行耦合連接，得到線型諧振腔； 8)將泵浦激光器(4)的輸出端與第一錐形光纖(5)的粗端相連； 9)將激光輸出端(7)與第二錐形光纖(6)的粗端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項所述的方法，其特征在于，步驟2)制備表面涂覆石墨烯的微光纖(3)的方法具體包括:首先將微光纖(12)的一端與摻鉺光纖放大器(17)相連，摻鉺光纖放大器(17)的輸入端連接到一個泵浦激光器(4)上，微光纖(12)的另一端則與光功率計(18)相連；在微光纖(12)指定部位通過載玻片(13)進行支撐，再將石墨烯粉末用超聲法均勻分散到分散 液中，得到石墨烯分散液(14);用化學(xué)滴管將石墨烯分散液(14)滴至載玻片(13)所支撐的微光纖(12)上進行沉積，同時開啟泵浦激光器(4)以提供激光源，經(jīng)過摻鉺光纖放大器(17)放大之后，將功率足夠高的激光注入微光纖(12)中，出射激光的強度通過光功率計(18)監(jiān)測，得到沉積過程中透射功率的變化；當(dāng)沉積過程持續(xù)一段時間，光功率計(18)上監(jiān)測到的功率值符合所需時，關(guān)閉泵浦激光器(4)，將微光纖(12)從石墨烯分散液(14)中移出。
10.根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一項所述的激光器的調(diào)諧方法，其特征在于，包括:將高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)浸沒在高熱敏系數(shù)的溶液中，通過改變?nèi)芤旱臏囟纫愿淖內(nèi)芤旱恼凵渎?，然后通過微光纖的倏逝場效應(yīng)來改變高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)的有效折射率，進而改變高摻雜微光纖梳狀濾波器(I)所得的梳狀譜的諧振波長及波長間隔，最終實現(xiàn)所述多波長激光器的激射波長和激射數(shù)目的改變。
【文檔編號】H01S3/067GK103682963SQ201310633811
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】孫琪真, 賈衛(wèi)華, 孫小慧, 徐志林, 羅海鵬, 劉德明 申請人:華中科技大學(xué)