專利名稱：微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多波長光纖激光器。特別應(yīng)用于對(duì)光頻帶寬有高質(zhì)量要求，同時(shí) 要求輸出多波長的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如今光通信已成為遠(yuǎn)距離大容量傳輸信息的主要手段，特種通信用激光器的研制 進(jìn)展飛速，各種關(guān)于激光器的報(bào)道頻頻而至。首先對(duì)于用于通信的激光器基本要求多為單 頻特性，功率特性以及穩(wěn)定等方面。在現(xiàn)代光通信技術(shù)突飛猛進(jìn)的大環(huán)境下，各類型的激光器層出不窮，尤其是當(dāng)前 波分復(fù)用技術(shù)的日趨成熟，特別是密集波分復(fù)用技術(shù)大量應(yīng)用于光通信系統(tǒng)的情況下，能 夠輸出多波長的激光器的研究已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)研究重點(diǎn)。目前在激光器性能的研究上 有眾多的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行，并且已經(jīng)取得了不小的成績。尤其是在多波長激光器的研究上， 眾多研發(fā)團(tuán)隊(duì)都付出了艱辛的努力，在本領(lǐng)域不斷有新的突破。但仍然面臨幾個(gè)問題首 先，在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中多波長的實(shí)現(xiàn)多數(shù)是采用多個(gè)反饋激光二極管或是單片集成的 多個(gè)激光器陣列，這樣產(chǎn)生的多波長激光功率和波長對(duì)環(huán)境的依賴程度過大，難以達(dá)到通 信系統(tǒng)所要求的精度，并且由此而來的提高了生產(chǎn)的成本。再有，在一些研究成果中，研究 者采用了取樣光柵來實(shí)現(xiàn)多波長的產(chǎn)生，這種方法的缺點(diǎn)顯然不能保證每時(shí)每刻都能輸出 多路不同波長的激光，而且設(shè)備的集成程度一般，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和成本的降低不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服目前在高質(zhì)量多波長激光輸出的光纖激光器 存在的問題結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高質(zhì)量多波長激光輸出不連續(xù)，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，輸出功率小，成本
尚ο本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用技術(shù)方案一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，該激光器包括，光纖，在光纖的兩端 寫入第一、第二光柵，以及泵浦源。用紫外激光器或飛秒激光器對(duì)光纖曝光產(chǎn)生N個(gè)微型諧振腔體，微型諧振腔體的 形狀是圓環(huán)及與圓環(huán)相切的切線或矩形，其位置在纖芯內(nèi)或包層與纖芯的結(jié)合處。所述的微型諧振腔體的數(shù)量N > 2。所述的微型諧振腔體的圓環(huán)半徑為2微米至12微米，纖芯的半徑為2微米至12 微米，光柵的反射譜為1. 20微米至1. 65微米的所有光譜，泵浦源采用端面或側(cè)面泵浦。所 述的微型諧振腔體折射率高于纖芯。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果由于本發(fā)明設(shè)有N個(gè)微型諧振腔體，可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)波長的輸出，共同作用可以實(shí)現(xiàn) 多波長的連續(xù)輸出。由于采用了微型諧振腔體的結(jié)構(gòu)，其中所采用的光纖有效模場(chǎng)面積可 以做的較大，不易產(chǎn)生非線性，有益于輸出激光質(zhì)量的控制，可以輸出相對(duì)更大的光功率。由于采用了微型諧振腔體的結(jié)構(gòu)，對(duì)輸出波長的控制變的簡單并且精度更高，頻帶的寬度 更窄；輸出波長的數(shù)量可以簡單的通過改變微型諧振腔體的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，相比其它實(shí)現(xiàn)方 法結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、成本低。


圖1為圓環(huán)及與圓環(huán)相切的兩條切線組成的微型諧振腔體數(shù)量三個(gè)，均位于包層 與纖芯交界處的微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器。圖2為圓環(huán)及與圓環(huán)相切的兩條切線組成的微型諧振腔體數(shù)量兩個(gè)，其中一個(gè)位 于纖芯內(nèi)，另外一個(gè)位于包層與纖芯交界處的微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器。圖3為圓環(huán)及與圓環(huán)相切的兩條切線組成的微型諧振腔體數(shù)量四個(gè)，均位于纖芯 內(nèi)的微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器。圖4為圓環(huán)及與圓環(huán)相切的一條切線組成的微型諧振腔體數(shù)量N個(gè)，均位于纖芯 內(nèi)的微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器。圖5為圓環(huán)及與圓環(huán)相切的兩條切線組成的微型諧振腔體數(shù)量四個(gè)，均位于纖芯 內(nèi)，且每一個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)光柵的微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器。圖6為四纖芯，芯間設(shè)置三個(gè)矩形微型諧振腔體的多波長光纖激光器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施方式一，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖1所示。該激光器 結(jié)構(gòu)包括纖芯1和包層2組成的光纖，在纖芯1兩端分別寫入第一、第二光纖光柵31和 32，位于第一、第二光纖光柵31和32之間的第一、第二、第三微型諧振腔體41、42和43，以 及泵浦激光器5。所述的第一、第二、第三微型諧振腔體41、42和43，它們均由圓環(huán)與兩條切線構(gòu) 成，均位于纖芯與包層的結(jié)合處，由紫外激光器通過對(duì)光纖曝光形成，各諧振腔體的左邊的 切線部分均通過第一光纖光柵31。各部分參數(shù)為纖芯1半徑2微米；包層2厚度為60. 5微米；第一光纖光柵31對(duì) 1. 20微米至1. 65微米波長的光波均全反射，第二光纖光柵32只對(duì)1. 31、1. 51和1. 55微米 波長的光波具有4%的反射率；第一微型諧振腔體41的圓環(huán)半徑為2微米，第二微型諧振 腔體42的圓環(huán)半徑為5微米，第三微型諧振腔體43的圓環(huán)半徑為12微米；用泵浦源5對(duì) 光纖端面泵浦。該實(shí)施例中微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器輸出1. 31,1. 51和1. 55 微米波長的光波。實(shí)施方式二，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖2所示。該激光器 結(jié)構(gòu)包括纖芯1和包層2組成的光纖，在纖芯1兩端分別寫入第一、第二光纖光柵31和32， 位于第一、第二光纖光柵31和32之間的第一、第二、微型諧振腔體41、42，以及泵浦激光器 5。所述的第一、第二微型諧振腔體41、42，它們均由圓環(huán)與兩條切線構(gòu)成，第一微型 諧振腔體41位于纖芯內(nèi)，第二微型諧振腔體42位于纖芯與包層的結(jié)合處，它們由飛秒激光 器通過對(duì)光纖曝光形成，各諧振腔體的左邊切線部分均通過第一光纖光柵31。
各部分參數(shù)為纖芯1半徑8微米；包層2厚度為54. 5微米；第一光纖光柵31對(duì) 1. 20微米至1. 65微米波長的光波均全反射，第二光纖光柵32只對(duì)1. 31,1. 55微米波長的 光波具有4%的反射率；第一微型諧振腔體41的圓環(huán)半徑為2. 09微米，第二微型諧振腔體 42的圓環(huán)半徑為2. 40微米；用泵浦源5對(duì)光纖端面泵浦。該實(shí)施例中微型諧振腔體結(jié)構(gòu) 的多波長光纖激光器輸出1. 31,1. 55微米波長的光波。實(shí)施方式三，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖3所示。該激光器 結(jié)構(gòu)包括纖芯1和包層2組成的光纖，在纖芯1兩端分別寫入第一、第二光纖光柵31和32， 位于第一、第二光纖光柵31和32之間的第一、第二、第三、第四微型諧振腔體41、42、43和 44，以及泵浦激光器5。所述的第一、第二、第三、第四微型諧振腔體41、42、43和44，它們均由圓環(huán)與兩條 切線構(gòu)成，均位于纖芯內(nèi)，它們由飛秒激光器通過對(duì)光纖曝光形成，各諧振腔體左邊的切線 部分均通過第一光纖光柵31。各部分參數(shù)為纖芯1半徑9微米；包層2厚度為53. 5微米；第一光纖光柵31對(duì) 1. 20微米至1. 65微米波長的光波均全反射，第二光纖光柵32只對(duì)1. 31、1. 45、1. 51和1. 55 微米波長的光波具有4%的反射率；第一微型諧振腔體41的圓環(huán)半徑為2. 09微米，第二微 型諧振腔體42的圓環(huán)半徑為2. 31微米，第三微型諧振腔體43的圓環(huán)半徑為2. 40微米，第 四微型諧振腔體44的圓環(huán)半徑為2. 47微米；用泵浦源5對(duì)光纖端面泵浦。該實(shí)施例中微 型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器輸出1. 31,1. 45,1. 51和1. 55微米波長的光波。實(shí)施方式四，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖4所示。該激光 器結(jié)構(gòu)包括纖芯1和包層2組成的光纖，在纖芯1兩端分別寫入第一、第二光纖光柵31
和32，位于第一、第二光纖光柵31和32之間的第一、第二.......第N微型諧振腔體41、
42.......4N，以及泵浦激光器5。所述的第一、第二.......第N微型諧振腔體41、42.......4N，它們均由圓環(huán)與一
條切線構(gòu)成，均位于纖芯內(nèi)，它們由紫外光激光器通過對(duì)光纖曝光形成，各諧振腔體的左邊 切線部分均通過第一光纖光柵31。各部分參數(shù)為纖芯1半徑7微米；包層2厚度為55. 5微米；第一光纖光柵31對(duì) 1. 20微米至1. 65微米波長的光波均全反射，第二光纖光柵32只對(duì)N個(gè)波長的光波具有4% 的反射率；N個(gè)微型諧振腔體圓環(huán)半徑各不相同，分別諧振于不同的頻率；用泵浦源5對(duì)光 纖側(cè)面泵浦。該實(shí)施例中微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器輸出1. 20微米至1. 65微 米的N個(gè)波長。實(shí)施方式五，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖5所示。該激光器 結(jié)構(gòu)包括纖芯1和包層2組成的光纖，在纖芯1寫入第一、第三、第四、第二光纖光柵31、33、 34、32，第一微型諧振腔體41位于第一、第三光纖光柵31和32之間；第二微型諧振腔體42 位于第三、第四光纖光柵33和34之間；第三微型諧振腔體43位于第四、第二光纖光柵34 和32之間。以及泵浦激光器5。所述的第一、第二、第三微型諧振腔體41、42、43，均由圓環(huán)和兩條切線構(gòu)成，由飛 秒激光器通過對(duì)光纖曝光形成。各部分參數(shù)為纖芯1半徑12微米；包層2厚度為50. 5微米；第一光纖光柵31對(duì) 1. 31微米波長的光波完全反射，第三光纖光柵33對(duì)1. 45微米波長的光波完全反射，第四光纖光柵；34對(duì)1. 55微米波長的光波完全反射，第二光纖光柵32對(duì)1. 20微米至1. 60微米 波長的光波具有4%的反射率；第一微型諧振腔體41的圓環(huán)半徑為2. 09微米，諧振于1. 31 微米波長，全部位于纖芯內(nèi)；第二微型諧振腔體42的圓環(huán)半徑為2. 31微米，諧振于1. 45微 米波長，全部位于纖芯內(nèi)；第三微型諧振腔體43的圓環(huán)半徑為2. 40微米，諧振于1. 55微米 波長，并全部位于纖芯內(nèi)；用泵浦源5對(duì)光纖端面泵浦。該實(shí)施例中微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多 波長光纖激光器輸出1. 31、1. 45、1. 55微米波長的光波。實(shí)施方式六，一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，如圖6所示。該激光器 結(jié)構(gòu)包括第一至第四纖芯11、12、13、14和包層2組成的光纖，纖芯11、12、13、14折射率相 同，在纖芯1兩端分別寫入第一、第二光纖光柵31和32 ；在第一、第二光纖光柵31和32之 間設(shè)第一至第三微型諧振腔體，以及泵浦激光器5。所述的第一微型諧振腔體由第一曝光區(qū)41和第二曝光區(qū)42以及第一曝光區(qū)41 和第二曝光區(qū)42之間的第二、第三纖芯構(gòu)成，第一曝光區(qū)41和第二曝光區(qū)42與第二、第三 纖芯12、13的折射率相同。所述的第二微型諧振腔體由第三曝光區(qū)43和第四曝光區(qū)44以及第三曝光區(qū)43 和第四曝光區(qū)44之間的第一、第二纖芯構(gòu)成，第三曝光區(qū)43和第四曝光區(qū)44與第一、第二 纖芯11、12的折射率相同。所述的第三微型諧振腔體由第五曝光區(qū)45和第六曝光區(qū)46以及第五曝光區(qū)45 和第六曝光區(qū)46之間的第三、第四纖芯構(gòu)成，第五曝光區(qū)45和第六曝光區(qū)46與第三、第四 纖芯13、14的折射率相同。各部分參數(shù)為纖芯11、12、13和14的半徑均2. 5微米，分布于通過光纖軸線的同 一個(gè)平面內(nèi)，邊界相互距離5微米；包層2半徑為62. 5微米；第一光纖光柵31對(duì)1. 20微 米至1. 60微米波長的光波均全反射，第二光纖光柵32只對(duì)1. 31、1. 51和1. 55微米波長的 光波具有4%的反射率；第一、第二曝光區(qū)41和42的距離為6微米，連接第二、第三纖芯12 和13 ；第三、第四曝光區(qū)43和44的距離為8微米，連接第一、第二纖芯11和12 ；第五、第六 曝光區(qū)45和46的距離為12微米，連接第三、第四纖芯13和14 ；用泵浦源5對(duì)光纖端面泵 浦。該實(shí)施例中微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器輸出1.31、1.45、1.55微米波長的 光波。
權(quán)利要求
1.一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，該激光器包括，光纖，在光纖的兩端寫 入第一、第二光柵，以及泵浦源，其特征在于用紫外激光器或飛秒激光器對(duì)光纖曝光產(chǎn)生N個(gè)微型諧振腔體G)，微型諧振腔體(4) 的形狀是圓環(huán)及與圓環(huán)相切的切線或矩形，其位置在纖芯內(nèi)或包層與纖芯的結(jié)合處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的微型諧振腔體的數(shù)量N > 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的微型諧振腔體⑷的圓環(huán)半徑為2微米至12微米，纖芯⑴的半徑為2微米至12微 米，光柵的反射譜為1. 20微米至1. 65微米的所有光譜，泵浦源( 采用端面或側(cè)面泵浦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的微型諧振腔體(4)折射率高于纖芯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的第一、第二光柵(31、3幻之間的纖芯上寫入第三、第四光柵(33、34)；第一微型諧振腔體Gl)位于第一、第三光柵(31、3；3)之間； 第二微型諧振腔體0 位于第三、第四光柵(33、34)之間； 第三微型諧振腔體^幻位于第四、第二光柵(34、31)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，其特征在于 所述的光纖為第一至第四纖芯(11、12、13、14)和包層(2)組成的四芯光纖，四個(gè)纖芯折射率相同；在第一、第二光纖光柵(31)和(3 之間設(shè)第一至第三微型諧振腔體；所述的第一微型諧振腔體由第一曝光區(qū)Gl)和第二曝光區(qū)0 以及第一曝光區(qū)Gl) 和第二曝光區(qū)0 之間的第二、第三纖芯構(gòu)成，第一曝光區(qū)Gl)和第二曝光區(qū)0 與第二、第三纖芯(12,13)的折射率相同；所述的第二微型諧振腔體由第三曝光區(qū)^幻和第四曝光區(qū)G4)以及第三曝光區(qū)G3) 和第四曝光區(qū)G4)之間的第一、第二纖芯構(gòu)成，第三曝光區(qū)和第四曝光區(qū)04)與第 一、第二纖芯(11、1幻的折射率相同；所述的第三微型諧振腔體由第五曝光區(qū)0 和第六曝光區(qū)G6)以及第五曝光區(qū)05) 和第六曝光區(qū)G6)之間的第三、第四纖芯構(gòu)成，第五曝光區(qū)0 和第六曝光區(qū)G6)與第三、第四纖芯(13,14)的折射率相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型諧振腔體結(jié)構(gòu)的多波長光纖激光器，涉及對(duì)光頻帶寬有高質(zhì)量要求，同時(shí)要求輸出多波長的領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是目前多波長激光輸出的光纖激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高質(zhì)量多波長激光輸出不連續(xù)，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定且成本高。其結(jié)構(gòu)包括，纖芯(1)和包層(2)組成的光纖、光纖光柵(3)、在光纖內(nèi)部的微型諧振腔體(4)、以及泵浦源(5)；其特征在于微型諧振腔體的制作采用紫外激光器或飛秒激光器對(duì)光纖進(jìn)行曝光，曝光處折射率高于周圍介質(zhì)折射率，從而產(chǎn)生出多個(gè)微型諧振腔體的結(jié)構(gòu)；每個(gè)微型諧振腔體結(jié)構(gòu)都諧振于一個(gè)特定波長的激光，多個(gè)微型諧振腔體共同作用可以實(shí)現(xiàn)多波長的輸出。該發(fā)明主要用于光纖通信。
文檔編號(hào)H01S3/082GK102074881SQ201010594998
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者馮素春, 周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 裴麗, 鄭晶晶 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)