專利名稱：1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，特指一種輸出激光波長為1178nm的高功率窄線寬單頻光纖激光器。
背景技術(shù)：
在距離地面平均高度92km、厚度IOkm的大氣中間層處存在大量的鈉原子，將地面上激光器對準(zhǔn)鈉原子的最強的D2吸收線(真空波長值589. 159nm)，可激發(fā)產(chǎn)生共振熒光，以作為天文自適應(yīng)光學(xué)的人造導(dǎo)引星(又稱鈉導(dǎo)星)。用鈉導(dǎo)星作為參考光源去探測大氣湍流效應(yīng)，可以為自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的變形鏡提供反饋信號，有效補償由于湍流引起的成像模糊效應(yīng)。根據(jù)鈉原子的超精細結(jié)構(gòu)，鈉導(dǎo)星激光器的線寬應(yīng)較窄，一般小于3 GHz。目前常見的產(chǎn)生589. 159nm鈉導(dǎo)星的方法有兩種，一種是利用窄線寬1319 nm和1064 nm激光器和頻產(chǎn)生，另外一種是利用窄線寬1178 nm激光倍頻產(chǎn)生。1178nm窄線寬光纖激光器是 產(chǎn)生鈉導(dǎo)星的重要手段。光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、熱管理方便、結(jié)構(gòu)緊湊、光束質(zhì)量好等優(yōu)點，近年來成為激光技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，如果用光纖激光實現(xiàn)1178nm激光輸出，將有望大大提高鈉導(dǎo)星激光的功率、降低系統(tǒng)復(fù)雜度。分別采用拉曼磷酸鹽光纖、硅酸鹽摻鉍光纖、硅酸鹽摻鐿光纖產(chǎn)生了 1178nm的激光輸出，但是輸出激光線寬較寬，倍頻產(chǎn)生589nm導(dǎo)星激光的效率很低，不便于實際應(yīng)用。德國Toptica公司有帶光纖尾纖輸出的窄線寬1178nm分布反饋式半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品，但輸出功率低(毫瓦級)、成本高，且對我國實施了禁運。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，突破國際同行實施的技術(shù)封鎖，本發(fā)明提出了 1178nm高功率窄線寬光纖激光器的實施方案。其技術(shù)方案是基于受激拉曼效應(yīng)和相移光纖光柵，構(gòu)建一種分布反饋式窄線寬單頻光纖激光器，輸出激光只有一個縱模振蕩(即單頻輸出)，保證其窄線寬特性。采用一臺輸出激光中心波長為1120nm附近的摻鐿光纖激光器作為泵浦源，其后接光纖隔離器，隔離器后熔接一相移光纖光柵，其中相移光纖光柵的相移量為31，刻寫在石英基的無源光纖上，中心波長為1178nm。在1120nm附近高功率激光的泵浦作用下，由于光纖拉曼效應(yīng)，將產(chǎn)生1178nm激光輸出，π -相移光纖光柵保證了輸出激光只有一個縱模振蕩，從而最終實現(xiàn)1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光輸出。本發(fā)明可實現(xiàn)1178nm光纖激光器高功率窄線寬單頻輸出，具有先進性和實用性。


圖I為本發(fā)明1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合圖示對本發(fā)明進行進一步說明。圖I所示為本發(fā)明1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光器I包括摻鐿光纖激光器2、光纖隔離器3、π -相移光纖光柵4和光纖準(zhǔn)直器5,激光器的輸出端與光纖隔離器3的輸入端米用熔接的方式加以連接，η-相移光纖光柵4的一端與光纖隔離器3的輸出端采用熔接的方式加以連接，光纖準(zhǔn)直器5與Ji-相移光纖光柵4的另一端采用熔接的方式加以連接。1178 nm高功率窄線寬單頻光纖激光經(jīng)過光纖準(zhǔn)直器5后輸出至自由空間，其中相移光纖光柵的相移量為
，刻寫在石英基的無源光纖上，中心波長為1178nm。其中，所述摻鐿光纖激光器2的激光中心波長為1120 nm，正負5 nm均可。其中，所述光纖隔離器3所用的光纖為無源光纖，其幾何參數(shù)與摻鐿光纖激光器2輸出光纖的參數(shù)一致，其中心波長與摻鐿光纖激光器2的激光中心波長一致。其中，所述π -相移光纖光柵4刻寫在一段無源光纖上，無源光纖的幾何參數(shù)與光 纖隔離器3所用光纖的幾何參數(shù)一致。下面給出本發(fā)明一個具體實施例的物理參數(shù)在本實施例中，摻鐿光纖激光器2的中心波長為1120nm，輸出功率為20瓦(目前商用光纖隔離器的最大承受功率在20瓦量級)。摻鐿光纖激光器2輸出端光纖為單包層光纖，纖芯直徑為6 μ m，包層直徑為125μπι，數(shù)值孔徑為O. 14。經(jīng)過光纖隔離器3后，1120nm激光約為15瓦(目前商用光纖隔離器一般有20%以上的插入損耗)。π-相移光纖光柵4的長度為20-100 cm(本例中為30cm)，受激拉曼效應(yīng)產(chǎn)生的閾值約為5瓦?？紤]到1120nm激光轉(zhuǎn)換到1178nm激光的量子虧損，理想情形下，激光的轉(zhuǎn)換效率可達80%。這樣高于閾值(5瓦)的1120nm激光可以通過受激拉曼效應(yīng)轉(zhuǎn)換為1178nm的激光，輸出功率可達8瓦以上，遠高于德國Toptica公司有帶光纖尾纖輸出的窄線寬1178nm分布反饋式半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品毫瓦級的輸出功率。綜上所述，本發(fā)明提出一種1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器，具有先進性和實用性。
權(quán)利要求
1.1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器，包括摻鐿光纖激光器(2)、光纖隔離器(3)、η-相移光纖光柵(4)和光纖準(zhǔn)直器(5)，其特征在于，該激光器采用一臺輸出激光中心波長為1120nm的摻鐿光纖激光器作為泵浦源，其后接光纖隔離器，隔離器后熔接一 π-相移光纖光柵，其中相移光纖光柵的相移量為31，刻寫在石英基的無源光纖上，中心波長為1178nm；1178 nm高功率窄線寬單頻光纖激光經(jīng)過光纖準(zhǔn)直器(5)后輸出至自由空間；其中，摻鐿光纖激光器(2)的輸出端與光纖隔離器(3)的輸入端采用熔接的方式加以連接；η-相移光纖光柵(4)的一端與光纖隔離器(3)的輸出端采用熔接的方式加以連接；光纖準(zhǔn)直器(5)與π-相移光纖光柵(4)的另一端采用熔接的方式加以連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器，其特征在于，摻鐿光纖激光器(2)輸出激光的中心波長為1120 nm，正負5 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器，其特征在于光纖隔離器(3)所用的光纖為無源光纖，其幾何參數(shù)與摻鐿光纖激光器(2)輸出光纖的參數(shù)一致，其中心波長與摻鐿光纖激光器(2)的激光中心波長一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的1178nm高功率窄線寬單頻光纖激光器，其特征在于，π-相移光纖光柵(4)刻寫在一段無源光纖上，無源光纖的幾何參數(shù)與光纖隔離器(3)所用光纖的幾何參數(shù)一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高功率窄線寬單頻光纖激光器。該激光器采用一臺輸出激光中心波長為1120nm的摻鐿光纖激光器作為泵浦源，其后接光纖隔離器，隔離器后熔接一π-相移光纖光柵，其中相移光纖光柵的相移量為π，刻寫在石英基的無源光纖上，中心波長為1178nm；1178 nm 高功率窄線寬單頻光纖激光經(jīng)過光纖準(zhǔn)直器(5)后輸出至自由空間。本發(fā)明可實現(xiàn)1178nm光纖激光器高功率窄線寬單頻輸出，具有先進性和實用性。
文檔編號H01S3/067GK102916330SQ201210445878
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者周樸, 王小林, 粟榮濤, 馬閻星, 肖虎, 吳武明, 司磊, 許曉軍, 陳金寶, 劉澤金 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)