微型光纤环路窄线宽光纤激光器 【技术领域】
本发明涉及一种激光器， 适用于光纤通信领域。背景技术 目前各类激光器中以光纤激光器优点最为引人注目， 光纤激光器的光束质量好， 结构紧凑、 热效率低、 光 - 光转换效率高。因此在很多领域光纤激光器都得到了很好的推 广。就当前发展情况而言， 光纤激光器主要有多波长、 窄线宽、 高功率几个发展方向。
首先， 在大功率光纤激光器方面， 基于包层抽运技术的光纤激光器以其光束质量 好、 转换效率高以及结构紧凑等特点吸引了人们的广泛关注。2004 年光纤激光器的单纤输 出功率达到千瓦量级， 2009 年 IPG 公司报道已实现了单纤万瓦的单模激光输出。但随着功 率的增加， SBS、 SRS 和 FWM 等各种非线性效应使得光束质量严重降低， 并且成为进一步增加 激光功率的巨大障碍。大模场面积 LMA 光纤的提出成为一种可行的方法， 在保持光功率密 度不变的情况下， 增大光纤半径可以有效增加光纤所能承载的光功率， 为大功率光纤激光 器的制备提供了必要的前提。但由于光纤半径增加幅度有限， 过大的光纤半径使得模场变 的复杂， 光束质量得不到保证， 因此该方法能够解决的问题受到光纤尺寸的限制。
另一种方法为主控振荡器的功率放大器 MOPA， 这种方法可以有效增加激光器功 率， 而且输出激光的质量很高， 但同样受到单根光纤光功率承载能力的限制。
其次， 在窄线宽方面， 光纤激光器以小型化为主， 更多的是追求更窄的线宽， 附加 的额外器件及设备较多， 使得激光器的结构变的复杂而且不可靠。
因此， 目前窄线宽光纤激光器结构复杂， 稳定性差， 对输出激光信号的线宽及波长 的调节能力差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是 ：
目前窄线宽光纤激光器结构复杂， 稳定性差， 对输出激光信号的线宽及波长的调 节能力差。
本发明的技术方案为 ：
微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 该激光器包括有源单模光纤、 第一光纤光栅、 第 二光纤光栅、 微型光纤环路和泵浦源， 其特征在于 ：
所述的微型光纤环路由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在 N 根光纤中部加热拉制成 中部直径为 5 ～ 15 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的 N 根微细光纤， 将 N 根直径被拉 制到 5 ～ 15 微米的微细光纤交叉排布形成三角形、 矩形、 网格形或四面体形， 在其交叉处加 热熔接制成 ； 或将 N 根直径被拉制到 5 ～ 15 微米的微细光纤交叉排布形成三角形、 矩形、 网 格形或四面体形， 在其交叉处加热熔接， 将任意两个微细光纤端头连接起来， 直至只留下两 个微细光纤端头而制成 ；
N ＝ 3、 4、 6；构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接， 第一光纤光栅的另一端与有源单模 光纤的一端连接， 有源单模光纤的另一端与构成微型光纤环路的任意微细光纤的一个端头 连接， 构成微型光纤环路的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅的一端连接 ； 激光从第二光纤光栅的另一端输出 ；
微型光纤环路中将任意两个微细光纤端头连接起来， 直至只留下两个微细光纤端 头的情况时， 构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源的输出端与第一光纤光栅的一端连接， 第一光纤光栅的另一端与有源单模 光纤的一端连接， 有源单模光纤的另一端与微型光纤环路只留下的两个微细光纤端头的其 中一个连接， 微型光纤环路只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二光纤光栅的一端连 接； 激光从第二光纤光栅的另一端输出。
所述的微型光纤环路是由三根微细光纤两两交叉排列成中心为三角形环路。
所述的微型光纤环路是由四根微细光纤交叉排列成中心为矩形， 将任意两个端头 连接起来， 直至只留下两个光纤端头的环路。
所述的微型光纤环路是由六根微细光纤交叉排列成中心为网格形环路， 将任意两 个端头连接起来， 直至只留下两个光纤端头的环路。
所述的微型光纤环路是由六根微细光纤每三根一个交点的交叉排列成中心为四 面体形环路。
有源单模光纤的纤芯中掺杂稀土离子， 包括铒离子、 镱离子、 钕离子、 铥离子或钬 离子。
所述的微型光纤环路中任意两个熔接点的距离为 10 ～ 1000 微米。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果 ：
本发明中所述的微型光纤环路的制作方法相比圆环形微环的制作难度大大降低， 原因在于当光纤直径被拉制到数个微米的尺度时绕成圆环的过程极易造成光纤的断裂， 而 本发明中所述的微型光纤环路是对微细光纤交叉排列， 然后在交叉点熔接， 不会对光纤做 弯曲操作， 避免了光纤因弯曲而引起的断裂， 而且结构简单， 大大增加了制作的成功率。所 制得的微型光纤环路的稳定性强， 其滤波特性稳定。 对微型光纤环路形状、 尺寸及光纤尾端 的连接方式可以自由设置以适应波长的选择要求， 可调节性强。 附图说明
图 1 为微型光纤环路为三角形的窄线宽光纤激光器。
图 2 为微型光纤环路为矩形的窄线宽光纤激光器。
图 3 为微型光纤环路为矩形的窄线宽光纤激光器。
图 4 为微型光纤环路为网格形的窄线宽光纤激光器。
图 5 为微型光纤环路为四面体形的窄线宽光纤激光器。 具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施方式一微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 如图 1， 该激光器包括有源单模光纤 1、 第一光 纤光栅 21、 第二光纤光栅 22、 微型光纤环路 3 和泵浦源 4。
所述的微型光纤环路 3 由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在三根光纤中部加热拉制 成中部直径为 5 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的三根微细光纤， 将三根直径被拉制 到 5 微米的微细光纤交叉排布形成三角形， 在其交叉处加热熔接制成。
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源 4 的输出端与第一光纤光栅 21 的一端连接， 第一光纤光栅 21 的另一端与 有源单模光纤 1 的一端连接， 有源单模光纤 1 的另一端与微型光纤环路 3 的任意微细光纤 的一个端头连接， 构成微型光纤环路 3 的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅 22 的一端连接 ； 激光从第二光纤光栅 22 的另一端输出。
有源单模光纤 1 的纤芯中掺杂的稀土离子为铒离子。
所述的微型光纤环路 3 中任意两个熔接点的距离为 10 微米。
实施方式二
微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 如图 2， 该激光器包括有源单模光纤 1、 第一光 纤光栅 21、 第二光纤光栅 22、 微型光纤环路 3 和泵浦源 4。 所述的微型光纤环路 3 由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在四根光纤中部加热拉制 成中部直径为 15 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的四根微细光纤， 将四根直径被拉制 到 15 微米的微细光纤交叉排布形成矩形， 在其交叉处加热熔接， 然后将三根中每一根的首 尾连接起来制成。
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源 4 的输出端与第一光纤光栅 21 的一端连接， 第一光纤光栅 21 的另一端与 有源单模光纤 1 的一端连接， 有源单模光纤 1 的另一端与微型光纤环路 3 只留下的两个微 细光纤端头的其中一个连接， 微型光纤环路 3 只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二 光纤光栅 22 的一端连接 ； 激光从第二光纤光栅 22 的另一端输出。
有源单模光纤 1 的纤芯中掺杂的稀土离子为镱离子。
所述的微型光纤环路 3 中任意两个熔接点的距离为 1000 微米， 任意两个尾端之间 的连接线的长度为 10 ～ 30 厘米。
实施方式三
微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 如图 3， 该激光器包括有源单模光纤 1、 第一光 纤光栅 21、 第二光纤光栅 22、 微型光纤环路 3 和泵浦源 4。
所述的微型光纤环路 3 由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在四根光纤中部加热拉制 成中部直径为 15 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的四根微细光纤， 将四根直径被拉制 到 15 微米的微细光纤交叉排布形成矩形， 在其交叉处加热熔接， 然后将任意两个端头连接 起来， 直至只留下两个光纤端头而制成。
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源 4 的输出端与第一光纤光栅 21 的一端连接， 第一光纤光栅 21 的另一端与 有源单模光纤 1 的一端连接， 有源单模光纤 1 的另一端与微型光纤环路 3 只留下的两个微 细光纤端头的其中一个连接， 微型光纤环路 3 只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二 光纤光栅 22 的一端连接 ； 激光从第二光纤光栅 22 的另一端输出。
有源单模光纤 1 的纤芯中掺杂的稀土离子为钕离子。
所述的微型光纤环路 3 中任意两个熔接点的距离为 1000 微米， 任意两个尾端之间 的连接线的长度 20 ～ 40 厘米。
实施方式四
微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 如图 4， 该激光器包括有源单模光纤 1、 第一光 纤光栅 21、 第二光纤光栅 22、 微型光纤环路 3 和泵浦源 4。
所述的微型光纤环路 3 由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在六根光纤中部加热拉制 成中部直径为 7 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的六根微细光纤， 将六根直径被拉制 到 7 微米的微细光纤交叉排布形成网格形， 在其交叉处加热熔接， 然后将任意两个端头连 接起来， 直至只留下两个光纤端头而制成。
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源 4 的输出端与第一光纤光栅 21 的一端连接， 第一光纤光栅 21 的另一端与 有源单模光纤 1 的一端连接， 有源单模光纤 1 的另一端与微型光纤环路 3 只留下的两个微 细光纤端头的其中一个连接， 微型光纤环路 3 只留下的两个微细光纤端头的另一个与第二 光纤光栅 22 的一端连接 ； 激光从第二光纤光栅 22 的另一端输出。
所述的微型光纤环路 3 是由六根微细光纤交叉排列成中心为网格形环路。
有源单模光纤 1 的纤芯中掺杂稀土离子为铥离子。
所述的微型光纤环路 3 中任意两个熔接点的距离为 60 微米， 任意两个尾端之间的 连接线的长度 20 ～ 40 厘米。
实施方式五
微型光纤环路窄线宽光纤激光器， 如图 5， 该激光器包括有源单模光纤 1、 第一光 纤光栅 21、 第二光纤光栅 22、 微型光纤环路 3 和泵浦源 4。
所述的微型光纤环路 3 由普通单模光纤去掉涂覆之后， 在六根光纤中部加热拉制 成中部直径为 5 微米， 两端光纤参数保持原参数不变的六根微细光纤， 将六根直径被拉制 到 5 微米的微细光纤交叉排布形成四面体形， 在其交叉处加热熔接制成。
构成该窄线宽光纤激光器的各器件之间的连接方式为 ：
泵浦源 4 的输出端与第一光纤光栅 21 的一端连接， 第一光纤光栅 21 的另一端与 有源单模光纤 1 的一端连接， 有源单模光纤 1 的另一端与微型光纤环路 3 的任意微细光纤 的一个端头连接， 微型光纤环路 3 的任意微细光纤的另外的一个端头与第二光纤光栅 22 的 一端连接 ； 激光从第二光纤光栅 22 的另一端输出。
所述的微型光纤环路 3 是由六根微细光纤每三根一个交点的交叉排列成中心为 四面体形环路。
有源单模光纤 1 的纤芯中掺杂稀土离子为钬离子。
所述的微型光纤环路 3 中任意两个熔接点的距离为 200 微米， 任意两个尾端之间 的连接线的长度为 20 ～ 40 厘米。