本發(fā)明涉及激光器，具體涉及一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器及波長調(diào)諧方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的外腔激光器具有窄線寬、單縱模和寬范圍調(diào)諧的特點(diǎn)。在外腔二極管激光器(ecdl)中，二極管用作增益介質(zhì)，通常專門設(shè)計用于ecdl的增益芯片。littrow或littman-metcalf外腔激光器結(jié)構(gòu)中的反射光柵作為波長選擇元件，通過旋轉(zhuǎn)光柵，可以調(diào)諧波長。然而，這樣的ecdl體積很大，且需要精確的設(shè)計來保持在寬調(diào)諧范圍內(nèi)的光路對齊。

2、因此，在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多迭代尋找替代辦法。其中，較受歡迎的有布拉格光柵激光器，波長選擇元件由光纖布拉格光柵(fbg)組成。波長選擇元件的制造與增益介質(zhì)的制造分離，潛在地允許更大的波長選擇靈活性，并降低定制波長器件短期運(yùn)行所需的投資。但該方法容易受環(huán)境和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素限制，且在調(diào)諧過程中激光器的外腔腔長和布拉格光柵波長大范圍持續(xù)匹配要求較高，難以實現(xiàn)0.5nm以上的無跳模調(diào)諧范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上問題，本發(fā)明提出一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器及波長調(diào)諧方法，即一種結(jié)合相位補(bǔ)償?shù)牟祭窆鈻欧答佇驼€寬、單縱模外腔激光器，可實現(xiàn)1nm以上無跳模調(diào)諧范圍。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，該激光器包括：增益芯片1、相移器2、透鏡耦合光纖3、布拉格光柵4、拉伸模塊5；其中，

3、所述增益芯片1具有傾角，并傾斜出光；所述相移器2用于調(diào)整光波的相位；所述透鏡耦合光纖3為前端耦合有透鏡、尾端耦合有布拉格光柵4的光纖；所述透鏡耦合光纖3貼在所述拉伸模塊5表面上，所述拉伸模塊5用于拉伸所述布拉格光柵4的腔長；所述相移器2與所述增益芯片1的出光方向垂直對準(zhǔn)，經(jīng)所述相移器2調(diào)整相位后的光經(jīng)所述透鏡耦合光纖3耦合進(jìn)入布拉格光柵4。

4、進(jìn)一步地，所述增益芯片1的左側(cè)為高反射率材質(zhì)，反射率大于等于95％，右側(cè)帶有一定傾角傾斜出光，輸出光線偏離中心角度等于20°。

5、進(jìn)一步地，所述透鏡耦合光纖3的前端耦合透鏡為錐形微透鏡。

6、進(jìn)一步地，所述布拉格光柵4為通過光刻技術(shù)刻在透鏡耦合光纖3尾端的等間距光柵。

7、進(jìn)一步地，所述拉伸模塊5為壓電陶瓷控制器或半導(dǎo)體制冷器，當(dāng)利用應(yīng)力去拉伸腔長時，所述拉伸模塊5為壓電陶瓷控制器；當(dāng)利用溫度去拉伸腔長時，所述拉伸模塊5為半導(dǎo)體制冷器。

8、進(jìn)一步地，所述相移器2的材質(zhì)包括硅材料和linbo3材料。

9、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種波長調(diào)諧方法，所述方法包括：同時利用所述相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器中的相移器2進(jìn)行相位補(bǔ)償、利用拉伸模塊5拉伸所述布拉格光柵4的腔長，以實現(xiàn)持續(xù)的無跳模調(diào)諧；具體包括：通過電壓控制相移器2持續(xù)調(diào)整相位補(bǔ)償，進(jìn)而獲得相位補(bǔ)償部分增加的波長；通過電壓控制拉伸模塊5持續(xù)拉伸布拉格光柵4的腔長，進(jìn)而獲得布拉格光柵衍射波長。

10、進(jìn)一步地，所述布拉格光柵衍射波長的增加部分與所述相位補(bǔ)償部分增加的波長滿足以下關(guān)系：

11、

12、式中，φb表示布拉格光柵4增加的相位；φps表示相移器2的相位；nb表示布拉格光柵4的有效折射率；lb表示布拉格光柵4的長度；n1表示增益芯片1的折射率；n2表示外腔折射率；l1表示增益芯片1的長度；l2表示外腔長度。

13、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

14、本發(fā)明提出一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器及波長調(diào)諧方法，激光器包括增益芯片、相移器、透鏡耦合光纖、布拉格光柵、拉伸模塊；其中，利用相移器進(jìn)行相位補(bǔ)償、利用拉伸模塊拉伸布拉格光柵的腔長，可實現(xiàn)持續(xù)的無跳模調(diào)諧。本發(fā)明在光傳感領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，包括：增益芯片(1)、相移器(2)、透鏡耦合光纖(3)、布拉格光柵(4)、拉伸模塊(5)；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，所述增益芯片(1)的左側(cè)為高反射率材質(zhì)，反射率大于等于95％，右側(cè)帶有一定傾角傾斜出光，輸出光線偏離中心角度等于20°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，所述透鏡耦合光纖(3)的前端耦合透鏡為錐形微透鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，所述布拉格光柵(4)為通過光刻技術(shù)刻在透鏡耦合光纖(3)尾端的等間距光柵。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，所述拉伸模塊(5)為壓電陶瓷控制器或半導(dǎo)體制冷器，當(dāng)利用應(yīng)力去拉伸腔長時，所述拉伸模塊(5)為壓電陶瓷控制器；當(dāng)利用溫度去拉伸腔長時，所述拉伸模塊(5)為半導(dǎo)體制冷器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器，其特征在于，所述相移器(2)的材質(zhì)包括硅材料和linbo3材料。

7.一種波長調(diào)諧方法，其特征在于，同時利用權(quán)利要求1-6中任一項所述相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器中的相移器(2)進(jìn)行相位補(bǔ)償、利用拉伸模塊(5)拉伸所述布拉格光柵(4)的腔長，以實現(xiàn)持續(xù)的無跳模調(diào)諧；具體包括：通過電壓控制相移器(2)持續(xù)調(diào)整相位補(bǔ)償，進(jìn)而獲得相位補(bǔ)償部分增加的波長；通過電壓控制拉伸模塊(5)持續(xù)拉伸布拉格光柵(4)的腔長，進(jìn)而獲得布拉格光柵衍射波長。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種波長調(diào)諧方法，其特征在于，所述布拉格光柵衍射波長的增加部分與所述相位補(bǔ)償部分增加的波長滿足以下關(guān)系：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種相位補(bǔ)償型布拉格光纖光柵外腔激光器及波長調(diào)諧方法，涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域。所述激光器包括增益芯片、相移器、透鏡耦合光纖、布拉格光柵、拉伸模塊；增益芯片具有傾角并傾斜出光；相移器與增益芯片的出光方向垂直對準(zhǔn)；經(jīng)相移器調(diào)整相位后的光經(jīng)透鏡耦合光纖耦合進(jìn)入布拉格光柵，布拉格光柵位于透鏡耦合光纖的尾端；透鏡耦合光纖貼在拉伸模塊表面上，拉伸模塊用于拉伸布拉格光柵的腔長。所述波長調(diào)諧方法包括利用相移器進(jìn)行相位補(bǔ)償、利用拉伸模塊拉伸布拉格光柵的腔長，來實現(xiàn)持續(xù)的無跳模調(diào)諧。本發(fā)明在光傳感領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：夏猛,孟云飛,婁秀濤,董永康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西湖大學(xué)光電研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15