一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置

本发明涉及光纤及激光，特别涉及一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置。

背景技术：

1、近年来，可调谐的单频激光技术发展迅速。由于其具有结构紧凑、热管理方便和光束质量优良等诸多优势，光纤激光器受到科研人员的持续关注。随着窄调谐激光器线宽、稳定性、单纵模运转等参数在不断地优化，在激光成像、激光雷达和传感等领域得到广泛应用。其常作为抽运激光和检测激光应用于量子科学装置与仪器，是其中的关键核心部件。光谱合成的激光线宽一般在数10ghz(0.1nm量级@1μm波段)以内，但激光功率一般需要达到千瓦以上，需要的功率过高，并且所输出的线宽较大，在需要高精度的应用中，会产生较大的误差，无法准确测量。

2、目前，针对宽调谐单频光纤激光输出有两种方法：环形腔和线形腔结构。环形腔因其可以在结构中插入适量的调谐器件而具有更好的波长调谐性，在扩展激光可调谐范围得到了广泛的应用。但是因为当前1.5微米波段的环形腔光纤激光器的波长调谐范围有限，短波波段和长波波段的激光输出由于偏离中心波长以及饵离子吸收较低导致受到激发态吸收影响，不能很好地向短波方向扩展调谐范围，限制了光纤激光在一些领域上的应用。因此，研制宽光谱范围的单频光纤激光具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置，通过动态光栅与f-p标准具和f-p可调谐滤波器构成三级窄带滤波进行线宽窄化，实现单频激光输出；通过控制铒离子在1.5微米各个波段的增益，并通过f-p可调谐滤波器进行调谐，实现宽光谱范围光纤激光的输出。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置，包括半导体泵浦源、单模波分复用器、第一保偏掺杂光纤、保偏光隔离器、保偏光纤环形器、第二保偏掺杂光纤、法拉第反射镜，保偏光纤f-p标准具、保偏光纤f-p可调谐滤波器和保偏光纤耦合器；

3、各个部位之间连接关系为：

4、半导体泵浦源与单模波分复用器的第一端熔接，单模波分复用器的第二端与第一保偏掺杂光纤一端熔接，第一保偏掺杂光纤的另一端与保偏光隔离器的第一端熔接，保偏光隔离器的第二端和保偏光纤环形器的第一端熔接；

5、保偏光纤环形器的第二端和第二保偏掺杂光纤的一端熔接，第二保偏掺杂光纤的另一端和法拉第反射镜熔接；

6、保偏光纤环形器的第三端和保偏光纤f-p标准具的一端熔接，保偏光纤f-p标准具的的另一端和保偏光纤f-p可调谐滤波器的一端熔接，保偏光纤f-p可调谐滤波器的另一端和保偏光纤耦合器的第一端熔接；

7、保偏光纤耦合器的第二端与单模波分复用器的第三端连接；

8、保偏光纤耦合器的第三端作为单频光纤激光器的输出端口。

9、本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

10、本发明使用全保偏光纤环形腔结构，能够有效地抑制空间烧孔效应，结构灵活，可以更好的插入所使用的选模元件和波长调谐器件，使激光能够更稳定运行且保证激光的线偏振输出。

11、本发明采用两级f-p腔和未泵浦的掺饵光纤形成的动态光栅构成三级窄带滤波进行线宽窄化，可以获得稳定的超窄线宽输出，实现更窄的线宽。

12、本发明使用单独稀土掺杂光纤作为增益介质并进行增益管理，结构简单，使得虽然使用在短波和长波方向增益很少的掺饵光纤，输出的激光同样能够在短波和长波波段中稳定单频输出，解决了短波和长波波段存在波长偏差，受到激发态吸收影响无法同时稳定单频输出的问题，并使用保偏光纤f-p可调谐滤波器进行波长调谐，扩大可调谐波长范围，实现宽光谱范围连续可调的单频激光输出，并具有线宽窄、噪声低、信噪比高、输出稳定等优点，可广泛应用于光纤及激光技术领域。

技术特征：

1.一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，包括半导体泵浦源（1）、单模波分复用器（2）、第一保偏掺杂光纤（3）、保偏光隔离器（4）、保偏光纤环形器（5）、第二保偏掺杂光纤（6）、法拉第反射镜（7），保偏光纤f-p标准具（8）、保偏光纤f-p可调谐滤波器（9）和保偏光纤耦合器（10）；

2.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述单模波分复用器（2）、第一保偏掺杂光纤（3）、保偏光隔离器（4）、保偏光纤环形器（5）、保偏光纤f-p标准具（8）、保偏光纤f-p可调谐滤波器（9）和保偏光纤耦合器（10）共同组成宽光谱范围单频光纤激光产生装置的环形腔。

3.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，保偏光纤环形器（5）、第二保偏掺杂光纤（6）和法拉第反射镜（7）组合形成动态光栅，与保偏光纤f-p标准具（8）和保偏光纤f-p可调谐滤波器（9）构成三级窄带滤波进行线宽窄化，实现单频激光输出。

4.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，半导体泵浦源（1）、单模波分复用器（2）、第一保偏掺杂光纤（3）、保偏光隔离器（4）、保偏光纤环形器（5）、第二保偏掺杂光纤（6）、法拉第反射镜（7），保偏光纤f-p标准具（8）、保偏光纤f-p可调谐滤波器（9）和保偏光纤耦合器（10）均为保偏结构，均使用慢轴对准熔接，以实现线偏振光输出。

5.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述半导体泵浦源（1）为976nm连续光、功率700mw的单模激光二极管。

6.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述单模波分复用器（2）的工作波长为976/1550nm。

7.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述第一保偏掺杂光纤（3）、第二保偏掺杂光纤（6）为高铒离子掺杂的掺铒光纤，1530nm处的峰值吸收达55db/m，光纤长度分别为1.3m、0.8m。

8.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述保偏光纤f-p标准具（8）的自由光谱范围为25ghz，精细度为10。

9.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述保偏光纤f-p可调谐滤波器（9）通过压电陶瓷电压改变f-p滤波器的腔长实现波长选择，在宽光谱范围连续调谐范围为1500nm-1599nm。

10.根据权利要求1所述的宽光谱范围单频光纤激光产生装置，其特征在于，所述保偏光纤耦合器（10）的第三端和第二端的分光比为10：90。

技术总结本发明公开了一种宽光谱范围单频光纤激光产生装置，该装置包括：半导体泵浦源、单模波分复用器、第一保偏掺杂光纤、保偏光隔离器、保偏光纤环形器、第二保偏掺杂光纤、法拉第反射镜，保偏光纤F‑P标准具、保偏光纤F‑P可调谐滤波器和保偏光纤耦合器。本发明解决了短波和长波波段存在波长偏差，受到激发态吸收影响无法同时稳定单频输出的问题，实现了宽光谱范围连续可调的单频激光输出，并具有线宽窄、噪声低、信噪比高、输出稳定等优点，可广泛应用于光纤及激光技术领域。技术研发人员：周新秀,文可,毛琨,崔培玲受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17