带保偏FBG光栅对的线偏振激光器设计方案

线偏振光纤激光器应用很多，如传感、非线性频率转换以及相干或偏振光束合成等。为了获得线偏振光纤激光器，可在输出端或光纤激光器腔内使用偏振器来选择单一偏振。但这种技术存在一些缺点，成本高、插损高、功率限制和可靠性问题。实现线偏振光纤激光器更有效的技术是使用保偏光纤光栅和本文中介绍的交叉轴熔接技术。

保偏FBG光栅

光纤布拉格光栅 (FBG) 的中心波长取决于光纤的折射率：

保偏光纤的应力棒可对纤芯施加应力并在一个轴上产生更大的折射率，该轴称为慢轴，因为折射率较大时，传输速度较慢，如图1。

图1. 熊猫型保偏光纤

因此，写入保偏光纤的FBG具有两个反射峰，其波长分别对应于慢轴和快轴。快轴和慢轴峰值之间的波长差异取决于光纤双折射，如图2。

图2. HR和OC FBG光栅对快轴和慢轴反射波长

 

带保偏FBG光栅对的线偏振激光器设计

为了获得单偏振操作，必须正确设计FBG HR和OC光栅对，以确保HR-FBG慢轴的中心波长与OC-FBG快轴的中心波长相匹配。为此，可以使用TeraXion的PowerSpectrum HPR，这是专门为此应用设计的一对匹配的HR和OC光栅对，如图3。

图3. 匹配的HR和OC FBG光栅对

图4说明了交叉轴熔接技术，其中HR FBG在有源光纤的输入处熔接，两根光纤的轴对齐。在增益光纤的输出端，将OC FBG旋转90度进行熔接（交叉轴熔接）。该技术可确保腔内只有两种偏振模式中的一种能振荡产生激光。利用这种技术，演示了具有高偏振消光比（PER）的线性偏振光纤激光器。

图4. 使用FBG光栅对和交叉轴熔接技术的线偏振光纤激光器设计

 

明星单品

 

TeraXion PowerSpectrum HPR

功率处理：PowerSpectrum HPR光栅对的高效热量管理使其能够在multi-kW激光器中可靠运行。

高效率：PowerSpectrum HPR光栅对通过限制器件插损，提高光转换效率，降低成本。

低成本：PowerSpectrum HPR光栅对确保每个激光振荡器产生最佳功率，从而简化激光系统设计，并通过减少振荡器数量降低每瓦成本。

可靠性：长期可靠性对工业激光系统至关重要，十多年来，TeraXion已部署了数以万计的HPR设备。

 

结论

多种应用需要线偏振光纤激光器，使用PM FBG光栅对（如专为该应用设计的PowerSpectrum HPR）和交叉轴熔接技术设计单偏振光纤激光器具有很大优势，可以设计出具有高偏振消光比 (PER) 的线偏振激光器。

审核编辑：刘清