專利名稱：“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種非線性光學(xué)環(huán)形鏡方案，涉及一種鎖模脈沖光纖激光器，具體是一種“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器。
背景技術(shù)：
光纖激光器以體積小、光-光轉(zhuǎn)化效率高、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點而被廣泛研究應(yīng)用，尤其以摻Er3+光纖激光器及放大器居多。光纖激光器可以是F-P腔、環(huán)型腔以及“8”字腔等。
“8”字腔鎖模脈沖光纖激光器有兩種基本結(jié)構(gòu)非線性放大環(huán)形鏡(NALM)型鎖模脈沖光纖激光器和非線性光學(xué)環(huán)形鏡(NOLM)型鎖模脈沖光纖激光器。傳統(tǒng)的“NOLM”型鎖模脈沖光纖激光器中，中央耦合器(Central coupler)采用非3dB耦合器，其光纖為同類同型號光纖或色散參量基本一樣得光纖；采用色散非均衡光學(xué)環(huán)形鏡(DI-NOLM)的鎖模脈沖光纖激光器中，其中央耦合器為3dB耦合器，其光纖采用不同類的光纖。采用3dB耦合器的干涉結(jié)果更好，故使用3dB耦合器的NOLM型光纖激光器具有更好的鎖模狀態(tài)。
參見圖1，傳統(tǒng)的非線性光學(xué)環(huán)形鏡主要存在如下缺點1.中央耦合器只能為非3dB耦合器，當兩束光在中央耦合器干涉時，由于兩束光的強度不同，使得干涉效果不好，因此在用于鎖模時，鎖模后的脈沖能量起伏較大，鎖模狀態(tài)不好。
2.非線性光學(xué)環(huán)形鏡采用的是色散參量相同的同種光纖或色散量差別較小的光纖，當中央耦合器采用3dB耦合器時，由于非線性光學(xué)環(huán)形鏡處于全反射的狀態(tài)，因此無法用于鎖模脈沖光纖激光器中。
參見圖2，色散非均衡光學(xué)環(huán)形鏡(DI-NOLM)主要存在如下缺點1.用于鎖模脈沖光纖激光器中時，中央耦合器雖然可以采用3dB耦合器，但是環(huán)內(nèi)采用了一段高色散的單模光纖(SMF)和一段具有較低色散的色散位移光纖(DSF)。由于采用了兩種不同的光纖，因此成本高。
2.在摻鐿鎖模脈沖光纖激光器中，由于沒有相應(yīng)于鐿離子發(fā)射波段的色散位移單模光纖，雖然色散非均衡光學(xué)環(huán)形鏡的中央耦合器可采用3dB耦合器，但卻無法用于摻鐿鎖模脈沖光纖激光器中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其解決了背景技術(shù)中鎖模后的脈沖能量起伏較大、成本高及采用3dB中央耦合器的傳統(tǒng)非線性光學(xué)環(huán)形鏡無法用于“8”字腔鎖模脈沖光纖激光器的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，包括非線性光學(xué)環(huán)形鏡3，所述的非線性光學(xué)環(huán)形鏡3包括連接成腔體的單模光纖2，一端接于單模光纖2兩端的中央耦合器，其特殊之處在于所述的非線性光學(xué)環(huán)形鏡3還包括串接于單模光纖2通路中的耦合器9；所述中央耦合器1的另一端通過單模光纖8依次連接有串接成腔體的偏振控制器7、波分復(fù)用器5、摻鐿光纖12、光隔離器11、耦合器10，所述波分復(fù)用器5的耦合輸入端設(shè)有泵浦源6。
上述光隔離器11以采用帶尾纖的光隔離器結(jié)構(gòu)更簡單。
上述光隔離器11根據(jù)實施的具體需要可采用帶尾纖的偏振敏感隔離器或偏振不敏感隔離器。
上述中央耦合器1以采用3dB耦合器為宜。
上述中央耦合器1的分束比越趨近于50∶50干涉效果越佳。
上述耦合器9為非對稱設(shè)置。
上述偏振控制器7可采用在線型光纖偏振控制器。
上述非線性光學(xué)環(huán)形鏡3中的單模光纖可僅由高色散的單模光纖2構(gòu)成，也可由一段高色散的單模光纖2和一段具有較低色散的單模色散位移光纖4構(gòu)成。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的中央耦合器采用3dB耦合器，并將非線性光纖環(huán)形鏡中的光纖耦合器非對稱的放置在靠近中央耦合器的位置，整個非線性光學(xué)環(huán)形鏡采用同類同型號光纖或者色散參量差別不大的光纖。由于非線性光纖環(huán)形鏡中的光纖耦合器的非對稱放置，逆時針傳輸?shù)墓庠诮?jīng)過耦合器后與順時針傳輸未經(jīng)過耦合器的光強度不同，因此可獲得不同的非線性相移。而兩束相向傳輸?shù)墓庠谥醒腭詈掀鞲缮鏁r的強度又相同，因此可獲得效果更佳的鎖模。
1.由于兩束光干涉時強度相同，干涉效果好，因此用于鎖模脈沖光纖激光器時，鎖模后的脈沖能量起伏很小，鎖模狀態(tài)好。
2.中央耦合器可采用3dB耦合器，而且環(huán)內(nèi)可采用同種色散參量的光纖或色散參量差別不大的光纖，不僅可用于摻鐿鎖模脈沖光纖激光器中，而且成本較低。
3.在非線性光學(xué)環(huán)形鏡的環(huán)內(nèi)采用了一個耦合器，逆時針傳輸?shù)墓庠诮?jīng)過耦合器后與順時針傳輸未經(jīng)過耦合器的光強度不同，因此，可獲得不同的非線性相移。而兩束相向傳輸?shù)墓庠谥醒腭詈掀鞲缮鏁r的強度又相同，這樣既保證了非線性光學(xué)環(huán)形鏡的開關(guān)效果，又保證了由于在干涉時由于兩束光強度相同而形成的良好的干涉效果，從而獲得效果更佳的鎖模。
4.本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，光譜可連續(xù)調(diào)諧。


圖1傳統(tǒng)非線性光學(xué)環(huán)形鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有色散非平衡光學(xué)環(huán)形鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(a、b、c、d、e、f)是本發(fā)明在調(diào)諧中不同中心波長的連續(xù)可調(diào)諧鎖模輸出光譜圖；圖5是本發(fā)明的鎖模脈沖圖；圖6是本發(fā)明的鎖模脈沖自相關(guān)曲線圖。
附圖標號說明1-中央耦合器，2-單模光纖，3-非線性光學(xué)環(huán)形鏡，4-色散位移光纖，5-波分復(fù)用器，6-泵浦源，7-偏振控制器，8-單模光纖，9-耦合器，10-耦合器，11-光隔離器，12-摻鐿光纖。
具體實施例方式
參見圖3，本發(fā)明是將摻鐿光纖12、光隔離器11、耦合器10、非線性光學(xué)環(huán)形鏡3及偏振控制器7通過單模光纖8依次連接構(gòu)成的振蕩腔。非線性光學(xué)環(huán)形鏡3由中央耦合器1、耦合器9通過單模光纖2連接成腔構(gòu)成。
泵浦源6發(fā)出的泵浦激光經(jīng)波分復(fù)用器5耦合進入振蕩腔。本發(fā)明的中央耦合器1可采用3dB耦合器。非線性光學(xué)環(huán)形鏡3可僅采用單模光纖2，也可由一段高色散的單模光纖2和一段具有較低色散的色散位移光纖4共同構(gòu)成。對色散非均衡光學(xué)環(huán)形鏡型光纖激光器脈沖激光從中央耦合器1的一端進入，被分成強度相等的兩束，順時針傳輸?shù)囊皇饨?jīng)高色散的單模光纖2作用很快展寬，因此峰值功率也跟著下降，逆時針傳輸?shù)墓庥捎谏⑽灰乒饫w4的色散小，因此在色散位移光纖4中仍保持窄的脈寬，并在單模光纖2中得到很大相移，當相向傳輸?shù)膬墒庀辔徊畹扔讦袝r，脈沖得到最大的透射率。
本發(fā)明的耦合器9在非線性光學(xué)環(huán)形鏡中非對稱放置，這樣，兩束相向傳輸?shù)墓庠趥鬏斨杏捎趶姸炔煌色@得不同的相移，使得非線性光學(xué)環(huán)形鏡具有良好開關(guān)效果，同時可確保證該兩束光在中央耦合器1處干涉時強度相同，從而使本發(fā)明可獲得更好的鎖模。中央耦合器1分束比越接近50∶50，越能獲得更加優(yōu)越的干涉效果。但是，對于傳統(tǒng)的非線性光學(xué)環(huán)形鏡，當分束比在50∶50時，由于相向傳輸?shù)膬墒猥@得的相移相同，非線性光學(xué)環(huán)形鏡3的透射率為0，因此無法應(yīng)用于鎖模脈沖光纖激光器。即當傳統(tǒng)的非線性光學(xué)環(huán)形鏡3中采用同型號光纖時或色散參量相近的光纖時，非線性光學(xué)環(huán)形鏡3不透射光。光隔離器11可采用偏振敏感隔離器，也可采用偏振不敏感隔離器。
在本發(fā)明的實驗中，泵浦源6采用發(fā)射波段為976nm的LD泵浦光源，單模光纖輸出；波分復(fù)用器5采用980nm/1053nm WDM；摻鐿光纖12采用單模摻Y(jié)b3+光纖，芯徑6.2μm；中央耦合器1的分束比為50∶50，單模光纖2采用40m的普通石英光纖(Lucent 980 fiber)；光隔離器11采用中心波長為1053nm的帶尾纖的光隔離器，以抑制從中央耦合器1出來的反射光，使得本發(fā)明中由偏振控制器7、單模光纖8、波分復(fù)用器5、摻鐿光纖12、光隔離器11、耦合器10構(gòu)成的環(huán)內(nèi)的光單向運行；偏振控制器7采用在線型光纖偏振控制器，用來調(diào)節(jié)光纖內(nèi)傳輸光的偏振態(tài)及激光器腔內(nèi)損耗，聯(lián)合調(diào)節(jié)可促使“8”字型腔光纖激光器進行徹底干涉鎖模，同時使中心波長可調(diào)諧。實驗中耦合器10可采用99∶1的耦合器，耦合器9則可采用92∶8的耦合器。
圖4(a、b、c、d、e、f)是本發(fā)明在調(diào)諧中不同中心波長的連續(xù)可調(diào)諧鎖模輸出光譜圖；圖5是本發(fā)明的鎖模脈沖圖；圖6是本發(fā)明的鎖模脈沖自相關(guān)曲線圖。
權(quán)利要求
1.一種“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，包括非線性光學(xué)環(huán)形鏡(3)，所述的非線性光學(xué)環(huán)形鏡(3)包括連接成腔體的單模光纖(2)，一端接于單模光纖(2)兩端的中央耦合器，其特征在于所述的非線性光學(xué)環(huán)形鏡(3)還包括串接于單模光纖(2)通路中的耦合器(9)；所述中央耦合器(1)的另一端通過單模光纖(8)依次連接有串接成腔體的偏振控制器(7)、波分復(fù)用器(5)、摻鐿光纖(12)、光隔離器(11)及耦合器(10)，所述波分復(fù)用器(5)的耦合輸入端設(shè)有泵浦源(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述的光隔離器(11)是帶尾纖的光隔離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述的光隔離器(11)是帶尾纖的偏振敏感隔離器或偏振不敏感隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述的中央耦合器(1)為3dB耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述的中央耦合器(1)的分束比趨近于50∶50。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述耦合器(9)的設(shè)置是非對稱的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述的偏振控制器(7)是在線型光纖偏振控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于所述非線性光學(xué)環(huán)形鏡(3)中的單模光纖僅由高色散的單模光纖(2)構(gòu)成；或所述非線性光學(xué)環(huán)形鏡(3)的單模光纖由一段高色散的單模光纖(2)和一段具有較低色散的色散位移光纖(4)構(gòu)成。
全文摘要
一種“8”字腔被動鎖模脈沖光纖激光器，其中央耦合器的另一端通過單模光纖依次連接偏振控制器、波分復(fù)用器、摻鐿光纖、光隔離器、耦合器串接成腔，非線性光學(xué)環(huán)形鏡由單模光纖及其通路中的耦合器連接成腔；波分復(fù)用器的耦合輸入端設(shè)有泵浦源。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中鎖模后的脈沖能量起伏較大、成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明非線性光纖環(huán)形鏡中的耦合器非對稱放置在靠近中央耦合器的位置，非線性光學(xué)環(huán)形鏡采用同類同型號光纖或者色散參量差別不大的光纖，逆時針傳輸?shù)墓庠诮?jīng)過耦合器后與順時針傳輸未經(jīng)過耦合器的光強度不同，非線性相移不同，而兩束相向傳輸?shù)墓庠谥醒腭詈掀鞲缮鏁r的強度相同，因此鎖模效果更佳。
文檔編號H01S3/067GK1909306SQ20061010509
公開日2007年2月7日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者張偉, 趙衛(wèi), 陳國夫, 馬海全, 王屹山, 劉暢, 李喆, 侯洵 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所