CN102074880A - 微型谐振腔体结构的单模光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，涉及光纤通信和高功率高光束质量要求的领域。本发明所要解决的技术问题是克服目前光纤激光器的结构要么过于复杂，或者功率难以增长，又或是激光的特性达不到要求。该激光器包括，光纤，光栅，以及泵浦源；本发明是在光纤内设置微型谐振腔体(4)，微型谐振腔体(4)的形状是圆环及与圆环相切的切线或矩形，其位置在纤芯内或包层与纤芯的结合处。微型谐振腔体的制作采用紫外激光器或飞秒激光器对光纤进行曝光，曝光处折射率高于周围介质折射率，从而产生出微型谐振腔体(4)的结构。该发明主要用于光纤通信及工业加工。

Description

微型谐振腔体结构的单模光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种单模光纤激光器。特别适用于对光频带宽有高质量要求或功率较高的高光线质量领域。

背景技术

激光问世以来，其良好的相干特性得到了广泛的认同，随着光通信技术的发展，对激光器的质量也有了更好的要求。随着现代网络的广泛应用，人们对通信网络的容量及速度的要求越来越高，而信号激光源的质量成为大容量光通信的一个至关重要的影响因素。

目前在激光器性能的研究上有众多的研发团队在进行，并且已经取得了不小的成绩。激光器的发展无非是两个方面，一是大功率，这个主要用于工业的切割，军事等高功率要求领域；另一个是窄线宽高质量的通信用激光器，在这个领域中，对激光器的要求功率相比前一方面来说很小，但对输出激光的频率带宽及模场质量则有相对更高的要求。如今光通信已成为远距离大容量传输信息的主要手段，特种通信用激光器的研制进展飞速，各种关于激光器的报道频频而至。首先对于用于通信的激光器基本要求多为单频特性，功率特性以及稳定等方面。

目前窄线宽激光器的研制已经日渐成熟，但仍然面临着几个难题。首先产生激光的装置结构要么过于复杂，或者功率难以增长，又或是激光的特性达不到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前光纤激光器的结构要么过于复杂，或者功率难以增长，又或是激光的特性达不到要求。

本发明解决其技术问题所采用技术方案：

一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，该激光器包括，光纤，光栅，以及泵浦源。

在光纤内设置微型谐振腔体，微型谐振腔体的形状是圆环及与圆环相切的切线或矩形，其位置在纤芯内或包层与纤芯的结合处。

所述的微型谐振腔体圆环的半径为2微米～10微米；纤芯的半径为2微米～10微米。

微型谐振腔体的制作采用紫外激光器或飞秒激光器对光纤进行曝光，曝光处折射率高于周围介质折射率，从而产生出微型谐振腔体的结构；整个微型谐振腔体结构的单模激光器的单模激光输出依赖微型谐振腔体对所输入泵浦激光的调制作用。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

整个激光器结构紧凑，具有微型谐振腔体，使得输出的激光光谱易于控制；由于采用了微型谐振腔体的结构，所采用的光纤的有效模场面积可以做的较大，不易产生非线性，可以输出相对更大的光功率。

附图说明

图1为圆环及与圆环相切的两条切线的微型谐振腔体位于包层与纤芯交界处的微型谐振腔体结构的单模光纤激光器。

图2为圆环及与圆环相切的一条切线的微型谐振腔体位于包层与纤芯交界处的微型谐振腔体结构的单模光纤激光器。

图3为圆环及与圆环相切的两条切线的微型谐振腔体位于纤芯内的微型谐振腔体结构的单模光纤激光器。

图4为圆环及与圆环相切的一条切线的微型谐振腔体位于纤芯内的微型谐振腔体结构的单模光纤激光器。

图5为多纤芯中两个纤芯之间有曝光区域相连接而形成的微型谐振腔体结构的单模激光器。

图6为图5的截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施方式一，一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，见图1，该激光器包括：光纤，第一光栅31，第二光栅32以及泵浦源5。在光纤内设置微型谐振腔体4，微型谐振腔体4的形状是圆环及与圆环相切的两条切线，位于包层和纤芯的结合处，并居于第一光栅31和第二光栅32之间，其中左侧的切线通过第一光栅31；泵浦源5对光纤端面泵浦。

其中微型谐振腔体4由飞秒激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

各部分参数为：纤芯1的半径为2微米；包层2厚度为58.5微米；光纤光栅31对1.55微米±20微米波长的光波均全反射，光纤光栅32只对1.55微米波长的光波具有4％的反射率；微型谐振腔体4的圆环半径为10微米；用泵浦源5做端面泵浦。

实施方式二，一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，见图2，该激光器包括：光纤，第一光栅31，第二光栅32以及泵浦源5。

在光纤内设置微型谐振腔体4，微型谐振腔体4的形状是圆环及与圆环相切的一条切线，位于包层和纤芯的结合处，并居于第一光栅31和第二光栅32之间，切线通过第一光栅31；泵浦源5对光纤端面泵浦。

其中微型谐振腔体4由紫外激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

各部分参数为：纤芯1半径5微米；包层2厚度为57.5微米；光纤光栅31对1.51微米±40微米波长的光波均全反射，光纤光栅32只对1.51微米波长的光波具有4％的反射率；微型谐振腔体4的圆环半径为9微米；用泵浦源5做端面泵浦。

实施方式三，一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，见图3，该激光器包括：光纤，第一光栅31，第二光栅32以及泵浦源5。

在光纤内设置微型谐振腔体4，微型谐振腔体4的形状是圆环及与圆环相切的两条切线，位于纤芯内，并居于第一光栅31和第二光栅32之间，其中左侧切线通过第一光栅31；泵浦源5对光纤端面泵浦。

其中微型谐振腔体4由飞秒激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

各部分参数为：纤芯1半径8微米；包层2厚度为54.5微米；光纤光栅31对1.31微米±60微米波长的光波均全反射，光纤光栅32只对1.31微米波长的光波具有4％的反射率；微型谐振腔体4的圆环半径为2微米；用泵浦源5做端面泵浦。

实施方式四，一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，见图4，该激光器包括：光纤，第一光栅31，第二光栅32以及泵浦源5。

在光纤内设置微型谐振腔体4，微型谐振腔体4的形状是圆环及与圆环相切的一条切线，位于纤芯内，并居于第一光栅31和第二光栅32之间，左侧切线通过第一光栅31；泵浦源5对光纤侧面泵浦。

其中微型谐振腔体4由紫外激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

各部分参数为：纤芯1半径10微米；包层2厚度为52.5微米；光纤光栅31对1.51微米±80微米波长的光波均全反射，光纤光栅32只对1.51微米波长的光波具有4％的反射率；微型谐振腔体4的圆环半径为2微米；用泵浦源5做侧面泵浦。

实施方式五，一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，见图5、6，该激光器包括：四芯光纤，其第一纤芯11、第二纤芯12、第三纤芯13、第四纤芯14，这四根纤芯的折射率相同，第一光栅31，第二光栅32以及泵浦源5。

在光纤内设置由第一曝光区41、第二曝光区42以及第一曝光区41和第二曝光区42之间的第二纤芯12、第三纤芯13构成的矩形微型谐振腔体，居于第一光栅31和第二光栅32之间，第一曝光区41、第二曝光区42折射率与纤芯相同，如图5所示；泵浦源5对光纤端面泵浦。

其中第一曝光区域41、第二曝光区42，由飞秒激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

各部分参数为：第一纤芯11、第二纤芯12、第三纤芯13、第四纤芯14的半径均为2.5微米，均匀排布于过轴心的截面上，四个纤芯的中心相互间隔10微米；处于四个纤芯之外的包层2半径为62.5微米；光纤光栅31对1.55微米±100微米波长的光波均全反射，光纤光栅32只对1.55微米波长的光波具有4％的反射率；曝光区域之间的距离为5.5微米；用泵浦源5做端面泵浦。

Claims (4)

1.一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，该激光器包括，光纤，光栅，以及泵浦源；其特征在于：

在光纤内设置微型谐振腔体(4)，微型谐振腔体(4)的形状是圆环及与圆环相切的切线或矩形，其位置在纤芯内或包层与纤芯的结合处。

2.根据权利要求1所述的一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，其特征在于：

所述的微型谐振腔体(4)圆环的半径为2微米～10微米；

纤芯(1)的半径为2微米～10微米。

3.根据权利要求1所述的一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，其特征在于：微型谐振腔体(4)由飞秒或紫外激光器通过对光纤曝光形成，曝光处折射率高于周围介质折射率。

4.根据权利要求1所述的一种微型谐振腔体结构的单模光纤激光器，其特征在于：所述的光纤为四芯光纤，其第一纤芯(11)、第二纤芯(12)、第三纤芯(13)、第四纤芯(14)的折射率相同，在光纤内设置由第一曝光区(41)、第二曝光区(42)以及第一曝光区(41)和第二曝光区(42)之间的第二纤芯(12)、第三纤芯(13)构成矩形微型谐振腔体，居于第一光栅(31)和第二光栅(32)之间，第一曝光区(41)、第二曝光区(42)折射率与纤芯相同。

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