基于光纤光栅调谐的掺铒光纤激光器研究

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1、基于光纤光栅调谐的掺铒光纤激光器研究谢宝良习聪玲顾逸（嘉兴学院机电工程学院，嘉兴314000）【摘要】介绍了掺铒光纤激光器的原理与结构。设计了基于光纤光栅调谐的环形掺铒光纤激光器，试验中用带尾纤的1480nm半导体激光器作为泵浦源，设计的光纤激光器采用光纤光栅作为光纤激光器的调谐装置。根据光纤光栅的温度改变对光纤激光器的波长来进行调谐。1480nm半导体激光器实验工作电流为320mA，输出的激光波长范围为1538nm到1540nm，输出功率为4.2m）、隔离器（ISO）掺铒光纤（EDF）、光纤光栅（FBG）构成的，实验使用50:50光纤耦合器。设计的光纤激光器采用称前向泵浦结

2、构：信号光与泵浦光结合，并且一同进入掺铒光纤中，该实验装置具有良好的噪声性能。实验采用1480nm的激光二极管最为泵浦源，因为1480nm的激光二极管激励波谱线宽是980nm的激光二极管的四倍，并且容易耦合，可靠性高。基于这些优点，实验选择1480nm的激光二极管最为泵浦源。从1480nm激光二极管产生的抽运光激光经过波分复用器激励掺铒光纤，因为掺铒光纤具有增益特性，经过掺铒光纤的光被光栅选择。经过掺铒光纤的激励光再次回到波分复用器的输入端作为信号光，而再次被掺铒光纤放大吸收，该实验装置为环形结构，构成循环装置，经过多次放大后的光最终形成激光输出。如果激光二极管工作电流比较小，

3、抽运功率比较小，不能达到激光的阈值条件，所以就只能形成激光，只能产生荧光输出。本次实验通过反复观察发现该实验装置的激光二极管的工作电流为90mA时，输出功率才能达到激光的阈值条件，产生微弱的激光。Fig.2ExperimentdesignofringcavityEr3+dopedfiberlaser在实验中，光纤光栅采用布拉格光栅，通过干燥箱对光栅进行加热，用天津泰斯特仪器有限公司生产的202A-0台式电热干燥箱。温度从19.4℃到100℃变化，实验过程为每升高10℃记录一次数据。激光二极管驱动电流为320mA，抽运功率为4.2mA到90mA之间不断发生变化，可调谐光纤激光器没

4、有输出激光。原因是激光二极管的泵浦效率太低，无法达到该实验装置产生激光的阈值条件，所以光谱仪只能得到较为平坦的荧光输出。实验发现当泵浦功率达到90mA的时候，光谱仪可以检测到较弱的激光输出，所以该实验激光器要产生激光的阈值电流为90mA。激光二极管的工作电路在不断增大，产生激光慢慢趋于稳定，通过多次实验发现工作电路在750mA输出激光最稳定，所以750mA为该激光器的最佳工作电流。通过不断的增加激光二极管的工作电流，来提高激光二极管的泵浦功率，可以提高产生激光功率。实验采用的激光二极管输出功率随驱动电路的变化如下图所示，下图为图3。Fig.3RelationshipbetA，当

5、工作电流小于等于90mA时候，无激光输出。当工作电流大于90mA时候开始产生激光，并且最佳工作电流为750mA。实验中，通过调节光纤光栅的温度，来达到对激光输出波长和普宽的调谐，其实光纤光栅就像一个光滤波器一样。另外实验中改变激光二极管的工作电流，也就是改变抽运功率，来达到激光功率调节。实验中，调节激光二极管的工作电流为320mA，输出功率为4.2m，并且谱线宽为0.0011左右。然后再增加一个布拉格光栅，发现设计的光纤激光器的输出波长有了更大的调谐范围，所以得出结论，要获得更大的调谐范围，可以多增加几个布拉格光栅。下图为实验箱测的31℃和81℃的时候，光谱仪测到的输出激光的中

6、心波长和谱宽图。3结论本文设计一种可调谐环形光纤激光器，采用1480nm激光二极管作为抽运源。实验采用布拉格光栅作为激光器的波长调谐，通过改变光纤光栅的温度来实现波长选择。采用光纤光栅的一个非常的优点是光栅可以与光纤兼容，降低激光器的阈值，并且实验增加一个布拉格光栅观察调谐范围，发现如果要获得更大的激光调谐范围，可以增加光栅的数量。本次实验也测量激光二极管的抽运功率和工作电流的关系，结论为工作电流和输出功率成线性关系。通过多次实验发现激光二极管工作电流为750mA为最佳激光输出。设计环形可调谐光纤光栅激光器结构简单、激光输出功率稳定、抗电磁干扰能力强，对光纤激光器的研究具有一定

7、的价值。.jyqkunicationsTechnology[J],ISBN7-111-09981-8.2002.［5］HOUGuo-fu,LIYi-gan,FUcheng-pong.Rare-earth-dopedfibersuperfluorescentsource[J].LaserJournal,2002,23(1):17-20(inchinese).［6］习聪玲.S+C+L超宽带光源的研究[J].激光技术,2012,36(6):822-824.［7］习聪玲.高性能低成本的C+L波段掺铒