專(zhuān)利名稱(chēng)：實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)形腔雙向單模激射的方法及其光纖陀螺激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域特別涉及新型有源光學(xué)陀螺的核心器件-雙向、單模同時(shí)激射光纖環(huán)形激光器的實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
自激光問(wèn)世的30多年來(lái)，光學(xué)陀螺作為航空、航天、航海技術(shù)中的新一代慣性導(dǎo)航儀表以其諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而得以大力發(fā)展。
光學(xué)陀螺的工作原理基于Sagnac效應(yīng)當(dāng)一個(gè)閉合光學(xué)環(huán)路繞所在平面中軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)路中沿順時(shí)針?lè)较?CW)和逆時(shí)針?lè)较?CCW)傳播的光波將產(chǎn)生正比于旋轉(zhuǎn)角速度Ω的相位差Δs(或頻率差Δνs)，表示為Δφs=8πAλ0CΩ]]>或ΔνS=4Aλ0CΩ]]>式中L和A分別為環(huán)路的周長(zhǎng)與所環(huán)繞的面積λ0和C分別為真空中的光波波長(zhǎng)與波速。于是，用相位檢測(cè)方法測(cè)出Δs或用差頻檢測(cè)方法測(cè)出Δνs即可得知旋轉(zhuǎn)角速度Ω的大小。
迄令，已先后發(fā)展了三類(lèi)光學(xué)陀螺，雖然有的已經(jīng)實(shí)用，但均未達(dá)到其潛在的高靈敏度和高精度。環(huán)形激光陀螺(RLG)是60年代最早出現(xiàn)、并且已經(jīng)商品化的光學(xué)陀螺。其原理示意於

圖1。它是一個(gè)雙向輸出的單頻He-Ne氣體環(huán)形激光器，當(dāng)環(huán)形腔繞所在平面中軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，順、逆時(shí)針兩個(gè)方向(CW，CCW)的激射光頻率將產(chǎn)生正比于旋轉(zhuǎn)角速度Ω的頻差Δνs，這種主動(dòng)振蕩的有源器件無(wú)需外部光源并采用差頻檢測(cè)方法，對(duì)周?chē)h(huán)境的擾動(dòng)不太敏感具有較高的測(cè)量精度。但器件工藝相當(dāng)復(fù)熱，且光路環(huán)繞面積有限特別是氣體激光腔內(nèi)由放電激勵(lì)、氣體湍流、鏡面1、2、3處折射率突變等諸多復(fù)雜因素引起的光學(xué)非均勻性導(dǎo)致背向光散射的增強(qiáng)產(chǎn)生所謂的“閉鎖”效應(yīng)，使其對(duì)微小角速度的變化不敏感限制了它的靈敏度。目前，這種陀螺的漂移率達(dá)到0.01°/hr。
70年代發(fā)展起來(lái)的干涉型光纖光學(xué)陀螺(I-FOG)是一種無(wú)源器件，其工作原理基于雙光束干涉效應(yīng)，如圖2所示。采用一個(gè)分光比為1∶1的光纖耦合器C2將光纖連成Sagnac環(huán)SL，用一束激光從C2的21端輸入，經(jīng)耦合器后分成等光強(qiáng)的兩束，分別從23和24兩端進(jìn)入光纖環(huán)，各自沿相反方向在環(huán)內(nèi)傳播一周后，分別到達(dá)24和23端，再經(jīng)耦合器分光并產(chǎn)生干洗，相位相同的兩束光波(CW，CCW)合成后將從21端輸出；當(dāng)光纖環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)內(nèi)沿順、逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ膬墒鈱a(chǎn)生正比于旋轉(zhuǎn)角速度Ω的相位差Δs，從而導(dǎo)致輸出光干涉條紋的移動(dòng)。這種陀螺的最顯著特點(diǎn)是不存在如激光陀螺中固有的“閉鎖”效應(yīng)，且光路環(huán)繞面積較大，曾指望能達(dá)到很高的靈敏度和精度。但為此需要近公里長(zhǎng)的光纖環(huán)，且因采用相位檢測(cè)技術(shù)，光纖中固有的偏振效應(yīng)及其對(duì)環(huán)境因素的高度敏感而引進(jìn)附加相位噪聲的干擾，迄今這種陀螺的漂移率限制在0.7～0.02°/hr，尚不及激光陀螺。
環(huán)形諧振腔光纖光學(xué)陀螺(R-FOG)是80年代發(fā)展的另一種新型無(wú)源光學(xué)陀螺。如圖3所示。將耦合比很高的光纖耦合器C3的交叉耦合端32和34與一段光纖相連成環(huán)形諧振腔，單頻激光從耦合器31和33兩端同時(shí)輸入，由于耦合器的分光作用，兩路光波分別在光纖環(huán)內(nèi)沿順、逆時(shí)針?lè)较虍a(chǎn)生多光束干涉，并分別從耦合器的33和31兩端輸出。當(dāng)環(huán)形腔旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩束光之間將產(chǎn)生正比于旋轉(zhuǎn)角速度Ω的相位差，導(dǎo)致兩路輸出光干涉條紋的相對(duì)移動(dòng)。因?yàn)檫@種陀螺基于多光束干涉原理，從理論上預(yù)計(jì)，只需很短(約10米)的光纖即可達(dá)到上述雙光束干涉型光纖陀螺同樣的靈敏度，因而對(duì)環(huán)境干擾的敏感性相對(duì)減小。但需使用穩(wěn)頻窄線(xiàn)寬相干光源；且因光纖腔內(nèi)的光功率密度極高，非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)又成為限制其靈敏度和精度的有害因素，迄今其漂移率限制在0.1°/hr。
因此，探索新型高精度光學(xué)陀螺的技術(shù)途徑便成為當(dāng)今航空、航天光電子技術(shù)的重要課題。
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有三類(lèi)光學(xué)陀螺的不足之處，提出了一種新的雙向單模輸出的光纖環(huán)形激光器，以構(gòu)成一種新型光學(xué)陀螺—光纖環(huán)形激光陀螺。集有源激光陀螺和無(wú)源光纖陀螺兩者的優(yōu)點(diǎn)于一體，最大限度地消除氣體激光陀螺中的“閉鎖”效應(yīng)，避免無(wú)源光纖陀螺中相位噪聲或非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的干擾，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度的高靈敏度與高精度測(cè)量。
實(shí)現(xiàn)這種陀螺的核心問(wèn)題，首先是要對(duì)光纖環(huán)形激光器雙向、單模、同時(shí)輸出的可行性進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)的論證。
以往有關(guān)環(huán)形激光器雙向振蕩特性的研究。主要集中在以流體(氣體或液體)作為工作介質(zhì)的環(huán)形激光器上理論分析中假設(shè)其為均勻展寬或非均勻展寬的四能級(jí)系繞；并以分子運(yùn)動(dòng)的多普勒效應(yīng)作為基本出發(fā)點(diǎn)；He-Ne氣體環(huán)形激光器的雙向、同時(shí)振蕩是通過(guò)在腔內(nèi)加入同位素Ne23而實(shí)現(xiàn)的。
從傳統(tǒng)激光理論的概念考慮，在光纖環(huán)形激光腔中，由于順、逆時(shí)針?lè)较騼陕沸胁ㄩg的模式競(jìng)爭(zhēng)，試圖獲得雙向、單模、同時(shí)激光輸出幾乎是不可能的。自稀土摻雜光纖激光器問(wèn)世以來(lái)的十多年中，盡管?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者已通過(guò)多種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了光纖環(huán)形激光器的單模激射，但困于其雙向行波模式的競(jìng)爭(zhēng)，都無(wú)一例外地在腔內(nèi)置光隔離器，將其中一個(gè)方向的激光振蕩予以抑制，因而只能獲得單向激光輸出。究竟在固態(tài)介質(zhì)的環(huán)形激光器中能否實(shí)現(xiàn)、以及如何實(shí)現(xiàn)雙向、同時(shí)激光振蕩的研究。至今尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
新近，本申請(qǐng)人就光纖環(huán)形激光雙向、單模、同時(shí)激射的問(wèn)題進(jìn)行了理論研究。采用的理論模型與以往工作不同的是；考慮到固體工作介質(zhì)一般兼具均勻展寬與非均勻展寬的綜合譜特性；取典型摻雜(如鉺離子)光纖屬三能級(jí)原子系統(tǒng)；并在環(huán)形腔內(nèi)引入非均勻激發(fā)機(jī)制。利用半經(jīng)典Lamb激光理論得到光纖環(huán)形腔中激光振蕩模場(chǎng)的時(shí)域特性為En(t)=12G[An-Si(fn)(In-CnI-n)]En+RE-n+qn(t)----(2)]]>式中下標(biāo)n和-n分別代表沿順、逆時(shí)針?lè)较颍珽(t)為光波電場(chǎng)，I為無(wú)量綱光強(qiáng)，qn(t)代表噪聲，G為增益指數(shù)，A為與增益相關(guān)的因子，S(f)為自飽和因子，f為復(fù)頻率，R為等效腔內(nèi)反射率，C為耦合系數(shù)。(2)式表明，順、逆兩路行波模場(chǎng)通過(guò)系數(shù)C互相耦合。根據(jù)量子理論計(jì)算出理想光腔中兩路行波振蕩的穩(wěn)態(tài)幾率分布Ps(In)與耦合系數(shù)C的關(guān)系為Pn(In)=πMexp[12(an-a-nC)In-14(1-C2)In2+14a-n2]erfc(C2In-12a-n)----(3)]]>式中an＝GAn是腔內(nèi)電場(chǎng)的增益系數(shù)。當(dāng)C＜1，即處于弱耦合狀態(tài)時(shí)，環(huán)形腔中順、逆時(shí)針?lè)较騼陕沸胁Ｊ接薪跸嗤恼袷帋茁?。理論還得出使模式耦合減弱的物理因素包括弱泵浦、低溫、腔內(nèi)反射及腔的旋轉(zhuǎn)等。
基于上述理論研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光纖環(huán)形激光器的雙向、單模、同時(shí)振蕩輸出。為此，本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)形激光器雙向、單模、同時(shí)振蕩的方法，其特征在于包括以下措施(1)采用稀土摻雜光纖制成環(huán)形激光腔；(2)對(duì)所說(shuō)的摻雜光纖環(huán)形腔進(jìn)行雙向?qū)ΨQ(chēng)光泵浦，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)雙向振蕩光纖環(huán)形激光器；(3)在所說(shuō)的對(duì)稱(chēng)雙向振蕩光纖環(huán)形激光器中引進(jìn)模式選擇機(jī)制，使其工作于單縱模狀態(tài)；(4)使所說(shuō)的單模光纖環(huán)形激光器中的順、逆時(shí)針?lè)较騼陕氛袷幠?chǎng)滿(mǎn)足弱耦合條件，即其間的耦合系數(shù)C＜1，以實(shí)現(xiàn)雙向、單模、同時(shí)行波振蕩。
上述方法中的光纖環(huán)形腔光纖環(huán)形腔可采用由兩個(gè)以上波分復(fù)用(WDM)光纖耦合器和摻雜光纖連成的互耦級(jí)連子環(huán)形腔構(gòu)成的復(fù)合光纖環(huán)形腔；位于端部子環(huán)形腔獨(dú)用的端耦合器用來(lái)輸入泵浦光和輸出激射光，泵浦光從端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別經(jīng)直通光纖段入環(huán)激射光，泵浦光從端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別經(jīng)直通光纖段入環(huán)，激射光則通過(guò)其與環(huán)相連的一對(duì)交叉耦合端在腔內(nèi)循環(huán)，并經(jīng)兩自由光纖端部分透出；位于中間的公共耦合器對(duì)激射光的功率耦合比約為50％，用來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)之間的有效耦合，并控制進(jìn)入中間子環(huán)形腔泵浦光功率的大小。
上述方法中所說(shuō)的模式選擇機(jī)制可利用復(fù)合光纖環(huán)形腔模式共振來(lái)實(shí)現(xiàn)，所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔至少要有兩個(gè)子環(huán)形腔的腔長(zhǎng)L基本相等，使其共振模式的頻率間隔Δν＝c/n|ΔL|大于摻雜光纖的增益譜寬，以實(shí)現(xiàn)激光器單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。
上述方法中所說(shuō)的弱耦合條件可通過(guò)兩條途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)一是使激光器在弱泵浦下近閾值運(yùn)轉(zhuǎn)，二通過(guò)所說(shuō)的公共耦合器進(jìn)入子環(huán)形腔的泵浦光不足以漂白其中摻雜光纖的光吸收，使之具有可飽和吸收特性，起模間去耦合作用。
本發(fā)明利用上述方法設(shè)計(jì)出一種光纖環(huán)形陀螺激光器，其特征在于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔相鄰兩個(gè)耦合器之間的摻雜光纖段長(zhǎng)度基本相等，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)耦合環(huán)形腔；泵浦光的輸入和激射光的輸出共用一個(gè)端耦合器，所說(shuō)的該端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別與另兩個(gè)耦合特性與其相同的腔外WDM耦合器相連其直通光纖端分別連接兩個(gè)泵浦激光源，其交叉耦合光纖端用作激光輸出，并分別連接一個(gè)光隔離器，以消除光纖端面反射對(duì)腔內(nèi)激光振蕩的干擾；泵浦光的輸入和激射光的輸出也可分別采用兩個(gè)端耦合器，一個(gè)端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別連接泵浦激光源。另一個(gè)端耦合器的兩個(gè)自由端分別用作激光輸出端，并各連一個(gè)光隔離器。
所說(shuō)的構(gòu)成復(fù)合光纖環(huán)形腔的WDM耦合器對(duì)激射波長(zhǎng)為窄帶耦合器，即其在工作波長(zhǎng)的濾波帶寬小于摻雜光纖的增益譜寬。以利壓窄激光線(xiàn)寬。
上述的激光器，可選用屬三能級(jí)系統(tǒng)的摻雜光纖(如摻鉺光纖)，既有利于實(shí)現(xiàn)弱耦合條件，又因其幅射波長(zhǎng)(1550nm)較長(zhǎng)而有利于削弱背向散射的影響。
上述的激光器，所說(shuō)的互耦級(jí)連光纖環(huán)可采用普通光纖WDM耦合器與摻雜光纖焊連構(gòu)成，為消除焊點(diǎn)損耗引起的光反饋，最好全部采用摻雜光纖直接耦合成無(wú)焊點(diǎn)的級(jí)聯(lián)環(huán)形腔。
本發(fā)明具有如下效果第一，與He-Ne氣體環(huán)形激光器相比。光纖環(huán)形激光器由全固態(tài)介質(zhì)構(gòu)成，光路中可以不存在任何介質(zhì)折射率突變或介質(zhì)擾動(dòng)因素，具有極好的光學(xué)均勻性；可以選用長(zhǎng)波長(zhǎng)激射的摻雜光纖作激光介質(zhì)，使腔內(nèi)背向光散射的干擾比He-Ne氣體激光(波長(zhǎng)為633nm)陀螺中的弱得多，因而通常氣體激光陀螺中固有的“閉鎖”效應(yīng)可大犬減弱；而且，光纖環(huán)形激光腔環(huán)繞的面積可以做得比較大，因而可提高旋轉(zhuǎn)傳感靈敏度。
第二，與無(wú)源光纖陀螺相比。光纖激光陀螺無(wú)需外部光源；并采用差頻技術(shù)對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行傳感測(cè)量，可避免普通干涉型光纖陀螺中由于偏振、溫度及外部環(huán)境引入的相位擾動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響；同時(shí)，也不存在如諧振腔式無(wú)源光纖陀螺中那樣的腔內(nèi)強(qiáng)光非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)的干擾。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為在現(xiàn)有技術(shù)中的一種雙向輸出He-Ne氣體激光器構(gòu)成的環(huán)形激光陀螺結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為在現(xiàn)有技術(shù)中的一種干涉型無(wú)源光纖陀螺結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為在現(xiàn)有技術(shù)中的另一種無(wú)源光纖環(huán)形腔陀螺結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所述的一種復(fù)合環(huán)形腔光纖激光陀螺實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明利用復(fù)合環(huán)形腔選模原理實(shí)現(xiàn)單模振蕩，并利用耦合子環(huán)形腔在弱泵浦條件下的可飽和吸收特性形成模間弱耦合機(jī)制，設(shè)計(jì)出一種復(fù)合腔光纖環(huán)形陀螺激光器實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了雙向、單模、同時(shí)輸出。裝置如圖4所示采用兩個(gè)尾纖輸出20mW的980nm激光二極管(LD1，LD2)作泵浦源，采用1500nm工作波段、三能級(jí)系統(tǒng)的摻鉺光纖做激光介質(zhì)，光纖數(shù)值孔徑0.21，對(duì)激射光波長(zhǎng)(1550nm)和泵浦光波長(zhǎng)(980nm)的吸收系數(shù)分別為4.57dB/m與3.29dB/m。
采用兩個(gè)窄帶波分復(fù)用光纖耦合器WDM41和WDM42將摻鉺光纖連成主環(huán)401和子環(huán)402構(gòu)成復(fù)合環(huán)形諧振腔。耦合器在中心波長(zhǎng)1550nm處的濾波帶寬為20nm(小于摻鉺光纖增益譜寬40nm)；WDM41對(duì)泵浦光和激射光的功率耦合比分別為0.5％和99.5％，絕大部分泵浦光功率經(jīng)411-414段或413-412段直接通入環(huán)內(nèi)，而激射光則通過(guò)412-414間的強(qiáng)耦合形成低損耗諧振環(huán)路；WDM42對(duì)激射光的功率耦合比為50％，使兩個(gè)光纖腔有效耦合，實(shí)現(xiàn)共振選模而對(duì)泵浦光的耦合比＞50％，使子環(huán)402處于弱激發(fā)狀態(tài)兩個(gè)光纖腔(401，402)的長(zhǎng)度L1和L2取為1米。
主環(huán)形腔兩端411和413分別通過(guò)波分復(fù)用光纖耦合器WDM43和WDM44與泵浦激光二極管LD1和LD2相連WDM43、WDMx對(duì)泵浦光和激射光的功率耦合比分別為0.5％和99.5％。左路LD1泵浦光先后經(jīng)WDM43的431-434段和WDM41的411-414段直通進(jìn)光纖環(huán)形腔，沿順時(shí)針?lè)较騻鞑?；右路LD2泵浦光先后經(jīng)WDM44的444-441段和WDM41的413-412段直通進(jìn)光纖環(huán)形腔，沿逆時(shí)針?lè)较騻鞑ィ纬蓪?duì)稱(chēng)均勻的雙向泵浦。沿順時(shí)針?lè)较虻募ど涔?CW)先經(jīng)WDM41的412-413段出射、再經(jīng)WDM44的441-443間耦合輸出；沿逆時(shí)針?lè)较虻募ど涔?CCW)先從WDM41的414-411段出射、再WDM43的434-432間耦合輸出。
為消除光纖端面的光反饋對(duì)腔內(nèi)激光振蕩的干擾，在WDM43和WDM44的兩個(gè)激光輸出端432和443分別置光隔離器ISO1和ISO2。
利用上述裝置，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光纖環(huán)形陀螺激光器的雙向、單模、同時(shí)振蕩輸出，測(cè)得激光線(xiàn)寬＜1GHz(受掃描干涉儀分辨率限制)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)形激光器雙向、單模同時(shí)激射的方法，其特征在于包括以下措施(1)采用稀土摻雜光纖制成環(huán)形激光腔；(2)對(duì)所說(shuō)的摻雜光纖環(huán)形腔進(jìn)行雙向?qū)ΨQ(chēng)光泵浦，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)雙向振蕩光纖環(huán)形激光器；(3)在所說(shuō)的對(duì)稱(chēng)雙向振蕩光纖環(huán)形激光器中引進(jìn)模式選擇機(jī)制，使其工作于單縱模狀態(tài)；(4)使所說(shuō)的單模光纖環(huán)形激光器中的順、逆時(shí)針?lè)较騼陕氛袷幠?chǎng)滿(mǎn)足弱耦合條件，即其間的耦合系數(shù)C＜1，以實(shí)現(xiàn)雙向、單模同時(shí)行波振蕩。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的光纖環(huán)形腔可采用由兩個(gè)以上波分復(fù)用(WDM)光纖耦合器和摻雜光纖連成的互耦級(jí)連子環(huán)形腔構(gòu)成的復(fù)合光纖環(huán)形腔；位于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔端部子環(huán)形腔獨(dú)用的端耦合器用來(lái)輸入泵浦光和輸出激射光，泵浦光從端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別經(jīng)直通光纖段進(jìn)入環(huán)形腔，激射光則通過(guò)其與環(huán)形腔相連的一對(duì)交叉耦合端在腔內(nèi)循環(huán)并經(jīng)兩自由光纖端部分透出。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔中間的公共耦合器用來(lái)實(shí)現(xiàn)子環(huán)形腔之間的有效耦合，對(duì)激射光的功率耦合比約為50％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的模式選擇機(jī)制可利用復(fù)合腔模式共振來(lái)實(shí)現(xiàn)，使其共振模式的頻率間隔大于摻雜光纖的增益譜寬。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的弱耦合條件可采用在弱泵浦下激光器近閾值運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說(shuō)的弱耦合條件可使通過(guò)所說(shuō)的公共耦合器進(jìn)入中間子環(huán)形腔的泵浦光功率不足以漂白其中摻雜光纖的光吸收，使之具有起模間去耦合作用的可飽和吸收特性。
7.一種采用權(quán)利要求2所述方法的光纖環(huán)形陀螺激光器其特征在于相鄰兩個(gè)耦合器之間的摻雜光纖段長(zhǎng)度基本相等，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)耦合環(huán)形腔，泵浦光的輸入和激射光的輸出共用一個(gè)端耦合器所說(shuō)的端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別與另兩個(gè)耦合特性與其相同的腔外耦合器相連，所說(shuō)的兩個(gè)腔外耦合器的直通光纖端分別連接泵浦激光源，其用作激光輸出的兩個(gè)交叉耦合光纖端各連一個(gè)光隔離器。
8.一種采用權(quán)利要求2所述方法的光纖環(huán)形陀螺激光器，其特征在于相鄰兩個(gè)耦合器之間的摻雜光纖段長(zhǎng)度基本相等，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)耦合環(huán)形腔，泵浦光的輸入和激射光的輸出可分別采用兩個(gè)端耦合器，其中一個(gè)端耦合器的兩個(gè)自由光纖端分別與泵浦激光源相連，另一個(gè)端耦合器用作激光輸出的兩個(gè)自由光纖端各連一個(gè)光隔離器。
9.如權(quán)利要求7或8所述的激光器，其特征還在于構(gòu)成所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔的光纖耦合器對(duì)激射波長(zhǎng)的濾波帶寬小于摻雜光纖的增益譜寬。
10.如權(quán)利要求7或8所述的激光器所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔至少要有兩個(gè)子環(huán)形腔的腔長(zhǎng)L基本相等，使其共振模式的頻率間隔Δν＝c/n|ΔL|大于摻雜光纖的增益譜寬。
11.如權(quán)利要求7或8所述的激光器其特征還在于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔選用三能級(jí)系統(tǒng)激光介質(zhì)的摻雜(如鉺離子)光纖。
12.如權(quán)利要求7或8所述的激光器其特征還在于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔采用普通光纖WDM耦合器與摻雜光纖焊連構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求7或8所述的激光器其特征還在于所說(shuō)的復(fù)合光纖環(huán)形腔采用摻雜光纖直接耦合成無(wú)焊點(diǎn)的級(jí)聯(lián)環(huán)形腔。
全文摘要
本發(fā)明涉及新型光纖陀螺激光器的實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該方法包括采用雙向?qū)ΨQ(chēng)光泵浦的摻雜光纖復(fù)合環(huán)形激光腔，利用復(fù)合腔共振選模實(shí)現(xiàn)單模運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)弱泵浦下激光器近閾值運(yùn)轉(zhuǎn)及弱激發(fā)耦合子環(huán)的可飽和吸收特性，使激光器中的順、逆時(shí)針?lè)较騼陕沸胁ㄕ袷幠?chǎng)處于弱耦合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)雙向、單模同時(shí)行波振蕩。與現(xiàn)有光學(xué)陀螺相比?；谠摲椒ǖ墓饫w激光陀螺“閉鎖”效應(yīng)減弱，對(duì)相位噪聲干擾不敏感，其旋轉(zhuǎn)傳感靈敏度和精度可大幅度提高。
文檔編號(hào)H01S3/083GK1123481SQ95108298
公開(kāi)日1996年5月29日 申請(qǐng)日期1995年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月27日
發(fā)明者彭江得, 陳曉鵬, 劉小明, 康平生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)