一种中红外波段单频单偏振光纤激光器的制作方法

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种中红外波段单频单偏振光纤激光器。

背景技术：

单频光纤激光器(fiberlaser)是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质，结合适当的腔型结构实现窄线宽的激光输出，被广泛地应用于激光通信、光纤传感、激光检测、激光雷达等领域。

现有中红外单频单偏振技术中采用多采短直线腔，但存在着单位长度增益较低、激光输出功率低、线宽压窄复杂等问题，，而且增益光纤和传导光纤、线宽压窄元件之间有多个熔接点，熔接点较多会导致的损耗较大，从而输出功率不稳定。

技术实现要素：

本发明实施例通过提供一种中红外波段单频单偏振光纤激光器，至少解决了现有技术中红外波段光纤激光器的输出功率低、稳定性较差的技术问题。

本发明实施例提供的一种单频单偏振光纤激光器，包括：

泵浦源；

泵浦光隔离器，其输入端与所述泵浦源的输出端熔接；

增益光纤组件，其输入端与所述泵浦光隔离器的输出端熔接，所述增益光纤组件包括纤芯、应力棒以及包裹在所述纤芯和所述应力棒外的包层，其中，所述增益光纤组件的纤芯为锗酸盐玻璃或含锗的硅酸盐玻璃，所述包层和所述应力棒均为硅酸盐玻璃；

单模保偏光纤，其输入端与所述增益光纤组件以0°角对轴熔接；

其中，所述泵浦源发出泵浦光，所述泵浦光隔离器对所述泵浦源发出的泵浦光隔离处理后，注入到所述增益光纤组件中进行放大，经所述增益光纤组件放大后得到的光信号注入所述单模保偏光纤中进行传导。

可选的，所述纤芯的折射率大于所述包层的折射率，所述包层的折射率大于所述应力棒的折射率。

可选的，所述增益光纤组件中包覆的应力棒包括两个，所述纤芯位于两个应力棒之间。

可选的，所述纤芯中掺杂稀土离子为：

单掺杂tm、ho中的一种，或者双掺杂tm/ho、er/tm、yb/tm、er/tm中的一种；

其中，所述纤芯中掺杂稀土离子的掺杂浓度大于10²¹/cm³。

可选的，所述增益光纤组件的纤芯上刻写有两段相移光纤光栅，其中，所述两段相移光纤光栅中的一段光纤光栅的反射率≥99％，另一段光纤光栅的反射率<50％。

可选的，所述两段布拉格反射光纤光栅的中心波长分别为1.8～2.1μm。

可选的，所述两段布拉格反射光纤光栅的长度分别为5～25mm。

可选的，所述泵浦源为半导体激光器泵浦源或单模光纤激光泵浦源。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过单模保偏光纤的输入端与增益光纤组件以0°角对轴熔接，利用含ge的高掺杂增益光纤缩短了谐振腔长，还使光栅能直接刻写于光纤上，从而进一步压缩了输出激光线宽，还能够减少熔接点数量，以能够降低激光器损耗和发热量，进而，本发明实现了可在极短的增益长度下实现高效的激光器效率，并保持输出功率的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的单频单偏振光纤激光器的结构示意图；

图2为图1中增益光纤组件的端面结构图；

图3为图1中增益光纤组件的透视图。

具体实施方式

鉴于现有技术的中红外波段单频光纤激光器至少存在输出功率低、稳定性较差的技术问题，故而本发明提供了一种中红外波段单频单偏振光纤激光器，总体思路如下：

通过增益光纤组件的纤芯为锗酸盐玻璃或含锗的硅酸盐玻璃、包层和应力棒均为硅酸盐玻璃，从而利用高掺杂锗酸盐光纤或含ge的硅酸盐光纤作为增益光纤。本发明的上述技术方案不仅进一步压缩了激光输出线宽，还能够实现光栅直接刻写于增益光纤上，进而，可在极短的增益长度下实现高效的激光器效率，并保持输出功率的稳定性，本发明的上述技术方案还使得激光器结构更简单，从而熔接点更少，进而能够降低激光器损耗和发热量。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参考图1～图3所示，本发明实施例提供一种中红外波段单频单偏振光纤激光器，包括：

泵浦源1、泵浦光隔离器2、增益光纤组件3和单模保偏光纤4；泵浦光隔离器2的输入端与泵浦源1的输出端熔接；增益光纤组件3的输入端与泵浦光隔离器2的输出端熔接，增益光纤组件3包括纤芯31、应力棒33，以及包裹在纤芯31和应力棒33外的包层32；单模保偏光纤4的输入端与增益光纤组件3以0°角对轴熔接；其中，泵浦源1发出泵浦光，泵浦光隔离器2对泵浦源1发出的泵浦光隔离处理后注入到增益光纤组件3中进行放大，经增益光纤组件3放大后得到的光信号注入单模保偏光纤4中进行传导。

泵浦源的输出端与光纤隔离器2的输入端熔接，对泵浦源1发出的泵浦光隔离处理后，避免了增益光纤组件3回波对泵浦光的扰动。

纤芯31为锗酸盐玻璃或含锗的硅酸盐玻璃、包层32和应力棒33均为硅酸盐玻璃，纤芯31的折射率大于包层32的折射率，包层32的折射率大于应力棒33的折射率。

增益光纤组件3由光纤光栅34和稀土掺杂的增益光纤构成，纤芯31、包层32和应力棒33构成增益光纤，通过使用锗酸盐玻璃或含锗硅酸盐玻璃作为增益光纤，可获得极高的稀土掺杂浓度，从而显著减小增益光纤的长度；同时由于纤芯31含有锗(ge)元素，包层32和应力棒33均不含锗元素，就可直接将光栅刻写在增益光纤上，形成增益光纤组件3，进一步减小激光腔的腔长(短于5cm),从而增加腔内各纵模间距，最终保证激光的单纵模单偏振输出。

具体为：增益光纤组件3中包覆的应力棒33包括两个，纤芯31位于两个应力棒33之间，从而形成增益光纤组件3的结构为熊猫型。

纤芯31中掺杂稀土离子为单掺杂或者双掺杂：就单掺杂而言，单掺杂的稀土离子tm、ho中的一种，就双掺杂而言，双掺杂的稀土离子tm/ho、er/tm、yb/tm、er/tm中的一种；需要说明的是，这里的“/”表示“/”前后两种稀土离子均掺入。纤芯31中掺杂稀土离子的掺杂浓度大于10²¹/cm³，从而保证极大的泵浦吸收效率和增益光纤组件3的单位长度内的增益性能。

利用锗酸盐玻璃或含锗的硅酸盐玻璃作为增益光纤组件3，不仅可获得极大的单位长度增益，而且可在增益光纤直接刻写光栅

通过使用锗酸盐玻璃或含锗的硅酸盐玻璃掺杂稀土离子，形成了多组分的保偏光纤作为增益光纤组件3，稀土掺杂离子的种类和浓度变化区间更大，从而使得本发明实施例提供的激光器可拓展到1.5～3μm的中红外波段激光输出的使用。

参考图3所示，增益光纤组件3的纤芯31上刻写有两段布拉格光纤光栅34其中，两段布拉格光纤光栅34中的一段光纤光栅34的反射率≥99％，为高反光栅，另一段光纤光栅34的反射率<50％，为低反耦合输出光栅。在增益光纤直接刻写光栅，从而获得更窄的输出线宽。

具体的，两段布拉格反射光纤光栅34的中心波长分别为1.8～2.1μm。

具体的，两段布拉格反射光纤光栅34的长度均为5～25mm范围内的任一长度值。较佳的，可以是两段布拉格反射光纤光栅34的长度均为25mm。

在具体实施过程中，泵浦源1为半导体激光器泵浦源或单模光纤激光泵浦源。

所用泵浦源1的类型由纤芯31中稀土离子的掺杂类型和方式决定：

如果纤芯31中掺杂稀土离子为单掺杂tm或者双掺杂tm/ho，则所用泵浦源1为792nm型光纤激光器或者1560nm型光纤激光器。如果纤芯31中掺杂稀土离子为双掺杂yb/tm、yb/ho、er/tm中的一种，则所用泵浦源1为976nm半导体激光器。如果纤芯31中掺杂稀土离子为单掺杂ho，则所用泵浦源1为1120nm拉曼光纤激光器。

通过本发明实施例中提供的一个或多个实施例，至少具有如下技术效果或优点：

利用含ge的高掺杂增益光纤缩短了谐振腔长，还使光栅能直接刻写于光纤上，从而进一步压缩了输出激光线宽，还能够减少熔接点数量，以能够降低激光器损耗和发热量，进而，本发明实现了可在极短的增益长度下实现高效的激光器效率，并保持输出功率的稳定性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。