一种双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器

本发明属于光纤通信，具体涉及到一种双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器。

背景技术：

1、窄线宽光纤激光器是光纤通信，光纤传感，光纤时频传递领域的重要光源，其较窄的激光线宽特性对于提高通信容量，扩大光纤传感距离，提高时频传递准确度具有重要意义。为进一步压缩光纤激光器线宽，采用高品质因子(典型值>108)回音壁模式谐振腔(wgmr)作为外腔元件，对光纤激光器进行光反馈，能够显著压缩激光线宽，获得高纯度激光输出。然而，回音壁微腔的滤波特性使得激光器系统输出功率显著降低，不利于激光器的实际使用。

2、2013年，西班牙瓦伦西亚大学a.díez等人报道了回音壁模式微球谐振腔作为窄带滤波器的环形光纤激光器结构，并且实现了激光调谐功能，激光线宽<35khz，功率0.38mw，调谐范围1.16nm。

3、2018年，重庆大学朱涛，黄礼刚等人为拓宽激光器调谐范围，采用微球回音壁腔和光纤光栅构造选频器。该方案中，微球回音壁腔直径为264μm，由于高阶模式的存在，相邻谐振峰平均间隔为0.033nm，通过应力调节光纤光栅中心频率，选定不同谐振峰形成单模谐振，实现激光频移，调谐范围30nm，线宽5khz，同时利用微腔的热光效应，其谐振峰在fbg带宽范围微小移动，实现激光器的精细调谐。但该方案激光输出功率仅为0.01mw。

4、2018年，华中科技大学张新亮，马瑞隆等人采用微瓶腔作为滤波器件和调谐器件，构建了光纤激光器系统。该方案在微瓶腔部分表面涂覆氧化铁颗粒，沿微瓶腔轴向通入控制光，利用表面氧化铁的光热效应改变微瓶腔的尺寸和折射率，通过改变控制光的功率实现了全光调谐，调谐范围2.7nm，线宽500hz。方案要求泵浦源功率小于180mw，否则会引起被抑制的高阶模式的受激辐射，导致多模输出，激光输出功率较低，仅为4μw。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中，回音壁微腔滤波光纤激光器功率微弱，难以实用的缺陷，提出一种双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器。

2、本发明的一种双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，包括彼此连接的泵浦激光光源、波分复用器、光纤耦合器、掺铒光纤、隔离器、光纤耦合器、回音壁腔滤波器和光纤耦合器。

3、优选地，波分复用器2输入端口连入激光泵浦源1，波分复用器2的输出端口连入光纤耦合器3的输入端口；

4、光纤耦合器3的输出端口连入掺铒光纤4的一端；掺铒光纤4的另一端连入隔离器5输入端口；该隔离器5的输出端口连入光纤耦合器6的输入端口；

5、光纤耦合器6的1号输出端口连入回音壁腔滤波器7的输出端口；光纤耦合器6的2号输出端口连入光纤耦合器3的2号输入端口；

6、回音壁腔滤波器7的输出端口连入光纤耦合器8的输入端口；

7、光纤耦合器8的1号输出端口连入波分复用器2的1550nm输入端口；光纤耦合器8的2号输出端口为整个激光器的输出端口。

8、优选地，回音壁腔滤波器包括偏振控制器、环形器、锥形耦合光纤、回音壁模式谐振腔和回音壁腔滤波器。

9、优选地，回音壁腔滤波器的输入端连入偏振控制器的输入端口；偏振控制器的输出端口连入光纤环形器的1号端口；该光纤环形器的2号端口连入锥形耦合光纤；锥形耦合光纤通过光纤耦合方式连入回音壁模式谐振腔；光纤环形器的3号端口连接输出光纤。

10、有益效果

11、本发明的激光器谐振腔由主环形腔和辅环形腔构成，先由辅环形腔构成激光器前期工作的谐振腔，生成较强的初始信号光，该信号光进入主环形腔中，通过回音壁微腔实现线宽压缩，通过掺铒光纤循环放大，最后形成稳定的激光振荡。本发明的双环形腔结构，将激光器的形成过程和线宽压缩过程分离，实现在保证回音壁微腔的线宽压缩前提下的激光器系统输出功率的显著提升。

技术特征：

1.一种双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，其特征在于，包括彼此连接的泵浦激光光源、波分复用器、光纤耦合器、掺铒光纤、隔离器、光纤耦合器、回音壁腔滤波器和光纤耦合器。

2.如权利要求1所述的双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，其特征在于，波分复用器输入端口连入激光泵浦源，波分复用器的输出端口连入光纤耦合器的输入端口；

3.如权利要求1所述的双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，其特征在于，回音壁腔滤波器包括偏振控制器、环形器、锥形耦合光纤、回音壁模式谐振腔和回音壁腔滤波器。

4.如权利要求3所述的双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，其特征在于，回音壁腔滤波器的输入端连入偏振控制器的输入端口；偏振控制器的输出端口连入光纤环形器的1号端口；该光纤环形器的2号端口连入锥形耦合光纤；锥形耦合光纤通过光纤耦合方式连入回音壁模式谐振腔；光纤环形器的3号端口连接输出光纤。

技术总结本发明的双环形腔结构的回音壁微腔滤波光纤激光器，包括彼此连接的泵浦激光光源、波分复用器、光纤耦合器、掺铒光纤、隔离器、光纤耦合器、回音壁腔滤波器和光纤耦合器。波分复用器输入端口连入激光泵浦源，波分复用器的输出端口连入光纤耦合器的输入端口。本发明的激光器谐振腔由主环形腔和辅环形腔构成，先由辅环形腔构成激光器前期工作的谐振腔，生成较强的初始信号光，该信号光进入主环形腔中，通过回音壁微腔实现线宽压缩，通过掺铒光纤循环放大，最后形成稳定的激光振荡。本发明的双环形腔结构，将激光器的形成过程和线宽压缩过程分离，实现在保证回音壁微腔的线宽压缩前提下的激光器系统输出功率的显著提升。技术研发人员：崔继文,王子云,雷子煜,谭久彬受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9