專利名稱：光纖鎖模激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)與激光光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖鎖模激光器。
背景技術(shù)：
光纖激光器以其效率高、閾值低、光束質(zhì)量高、緊湊小巧和高性能價格比等眾多的優(yōu)良特點(diǎn)受到普遍關(guān)注，并得到了長足發(fā)展。近年來，由于光纖鎖模技術(shù)的發(fā)展，光纖鎖模激光器在單脈沖能量、脈沖寬度和脈沖序列穩(wěn)定性方面獲得了極大的改善，在軍事、醫(yī)療和工業(yè)加工等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。在眾多光纖鎖模激光器中，全正色散鎖模激光器以其結(jié)構(gòu)簡單、易于全光纖化、單脈沖能量高等特點(diǎn)得到了越來越多的關(guān)注和研究。全正色散鎖模激光器是指工作波長在光纖的正常色散區(qū)，且腔內(nèi)無反常色散元件的鎖模激光器。由于無需反常色散元件，可以避免引入光柵對、棱鏡對等非光纖的塊狀元件，保證了激光器的全光纖結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的魯棒性。由于工作在光纖的正常色散區(qū)，不存在孤子效應(yīng)對單脈沖能量的限制(PJ量級)，能夠得到nj甚至μ J量級的單脈沖能量輸出。由于沒有反常色散對鎖模脈沖的群速度色散進(jìn)行補(bǔ)償，這種激光器的脈沖往往帶有強(qiáng)烈的啁啾，Chong等于2006年提出在全正色散鎖模激光器中加入頻譜濾波元件，有利于鎖模的啟動和穩(wěn)定，并達(dá)到壓窄脈沖寬度的目的。在全正色散光纖鎖模激光器中，研究最多的頻譜濾波元件是干涉濾光片或雙折射濾光片。這兩種塊狀元件能夠有效地起到輔助鎖模的作用，但由于它們是塊狀的，破壞了激光器的全光纖化結(jié)構(gòu)，帶來較大的插入損耗，并且諧振腔光路對于對準(zhǔn)精度要求很高，環(huán)境稍有擾動即造成失鎖。全光纖頻譜濾波器的方案主要有光纖光柵、波分復(fù)用器和可飽和的光纖布拉格反射鏡。這些方案共同的特點(diǎn)是濾波帶寬依賴于器件本身的性能，不易控制、不可調(diào)諧。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有光纖鎖模激光器技術(shù)中頻譜濾波元件不易全光纖化、不可調(diào)諧的難題。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，提供一種光纖鎖模激光器，所述光纖鎖模激光器的腔內(nèi)具有^gnac濾波器作為頻譜濾波元件，用于輔助鎖模和壓窄脈沖寬度。優(yōu)選地，光纖鎖模激光器具有復(fù)合腔。優(yōu)選地，光纖鎖模激光器具有環(huán)形腔或法珀腔。優(yōu)選地，所述光纖鎖模激光器是全光纖化的或非全光纖化的。優(yōu)選地，所述Mgnac濾波器中包含偏振控制裝置，所述偏振控制裝置通過扭轉(zhuǎn)、 彎曲、擠壓、拉伸或改變溫度來改變激光的偏振態(tài)。優(yōu)選地，所述Mgnac濾波器中包含光纖耦合器，所述光纖耦合器的分束比為50 50。優(yōu)選地，所述光纖鎖模激光器中包含增益光纖，所述增益光纖是單包層光纖或雙包層光纖。優(yōu)選地，所述光纖鎖模激光器中包含無源光纖，所述無源光纖是單包層光纖或雙包層光纖。(三)有益效果由于濾波器為全光纖器件，避免了塊狀器件引入的插入損耗和對準(zhǔn)困難，增加了鎖模光纖激光器的環(huán)境穩(wěn)定性和魯棒性；濾波帶寬易于調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)濾波帶寬能夠有效的改變輸出鎖模脈沖的光譜寬度和脈沖寬度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中具有^gnac濾波器的光纖鎖模激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2例示了具有Mgnac濾波器的光纖鎖模激光器的輸出光譜，以及不包含Mgnac 濾波器的光纖鎖模激光器的輸出光譜；圖3例示了具有^gnac濾波器的光纖鎖模激光器的輸出脈沖的自相關(guān)曲線，以及不包含^gnac濾波器的光纖鎖模激光器的輸出脈沖的自相關(guān)曲線。其中，1 =Sagnac濾波器；2 泵浦二極管；3 增益光纖；4 泵浦/信號合束器；5、7 偏振控制器；6 偏振分束隔離器；8 無源光纖；9 無^gnac濾波器的鎖模激光器的輸出光譜；10 有Mgnac濾波器的鎖模激光器的輸出光譜；11 無Mgnac濾波器的鎖模激光器輸出脈沖的自相關(guān)曲線；12 有^gnac濾波器的鎖模激光器輸出脈沖的自相關(guān)曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種光纖鎖模激光器，在所述光纖鎖模激光器的腔內(nèi)插入^gnac濾波器作為頻譜濾波元件，達(dá)到輔助鎖模和壓窄脈沖寬度的作用。所述光纖鎖模激光器為環(huán)形腔，泵浦二極管2通過泵浦/信號合束器4將泵浦激光輸入增益光纖3，經(jīng)增益光纖3將泵浦光放大后，在環(huán)形腔中形成振蕩，從而產(chǎn)生激光。在線偏振分束隔離器 6有兩個作用一是隔離逆時針傳輸?shù)募す?，保證環(huán)形腔的單向運(yùn)轉(zhuǎn)；二是對順時針傳輸?shù)募す膺M(jìn)行偏振分束。鎖模脈沖在腔內(nèi)傳輸一周所經(jīng)歷的行為如下鎖模脈沖在經(jīng)過偏振分束隔離器6后為線偏振光，經(jīng)過偏振控制器7變?yōu)闄E圓偏振光；經(jīng)過Mgnac濾波器1，由于鎖模脈沖存在啁啾，脈沖前沿存在紅移，脈沖后沿存在藍(lán)移，因此^gnac濾波器1在對頻譜進(jìn)行濾波的同時也對時域脈沖進(jìn)行了幅值調(diào)制，脈沖在通過^gnac濾波器1后被壓窄；鎖模脈沖通過增益光纖3，被放大；在腔內(nèi)的所有無源光纖8中，由于光纖隨機(jī)雙折射的存在， 脈沖的兩個正交偏振態(tài)所經(jīng)歷的相移不同，偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且由于相移與脈沖強(qiáng)度有關(guān)，呈現(xiàn)非線性，因此非線性相移的積累就導(dǎo)致了脈沖時域上不同強(qiáng)度的部分偏振態(tài)不同； 調(diào)節(jié)偏振控制器5，使得脈沖峰值在偏振分束器中的透過率最高，脈沖兩側(cè)的透過率較低， 從而使得脈沖幅值獲得調(diào)制，這種周期性的調(diào)制啟動和維持了鎖模。如上所述，由于偏振分束器對不同幅值激光的存在調(diào)制，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，激光的隨機(jī)幅值噪聲被捕捉，經(jīng)過多次腔內(nèi)的增益和幅值調(diào)制作用，形成了穩(wěn)定的鎖模脈沖。在鎖模脈沖形成后，由于脈沖存在啁啾，Sagnac濾波器也起到了幅值調(diào)制的作用，成為有效的輔助鎖模元件，穩(wěn)定了鎖模脈沖，并且由于在腔內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)一周存在兩次脈沖壓窄，能夠獲得更窄的脈沖輸出。如圖2和圖3所示，無Mgnac濾波器的鎖模激光器(其他結(jié)構(gòu)與圖1相同)輸出脈沖的自相關(guān)曲線11的半高全寬為165. 2ps，輸出光譜9的IOdB帶寬為23nm ；有Mgnac 濾波器的鎖模激光器(即圖1所示的激光器)輸出脈沖的自相關(guān)曲線12的半高全寬為 47. 9ps，輸出光譜10的IOdB帶寬為13nm?？梢?，Sagnac濾波器確實(shí)起到了對脈沖幅值和光譜調(diào)制的作用，有效壓窄了脈寬。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖鎖模激光器，其特征在于，所述光纖鎖模激光器的腔內(nèi)具有Mgnac濾波器作為頻譜濾波元件，用于輔助鎖模和壓窄脈沖寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，光纖鎖模激光器具有復(fù)合腔。
3.如權(quán)利要求2所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，光纖鎖模激光器具有環(huán)形腔或法珀腔。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，所述光纖鎖模激光器是全光纖化的或非全光纖化的。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，所述^gnac濾波器中包含偏振控制裝置，所述偏振控制裝置通過扭轉(zhuǎn)、彎曲、擠壓、拉伸或改變溫度來改變激光的偏振態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，所述^gnac濾波器中包含光纖耦合器，所述光纖耦合器的分束比為50 50。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，所述光纖鎖模激光器中包含增益光纖，所述增益光纖是單包層光纖或雙包層光纖。
8.如權(quán)利要求1-6任一項所述的光纖鎖模激光器，其特征在于，所述光纖鎖模激光器中包含無源光纖，所述無源光纖是單包層光纖或雙包層光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖鎖模激光器，所述光纖鎖模激光器的腔內(nèi)具有Sagnac濾波器作為頻譜濾波元件，用于輔助鎖模和壓窄脈沖寬度。由于濾波器為全光纖器件，避免了塊狀器件引入的插入損耗和對準(zhǔn)困難，增加了鎖模光纖激光器的環(huán)境穩(wěn)定性和魯棒性；濾波帶寬易于調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)濾波帶寬能夠有效的改變輸出鎖模脈沖的光譜寬度和脈沖寬度。
文檔編號H01S3/00GK102340093SQ20101023894
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者周潔, 鞏馬理, 張海濤, 王東生, 閆平 申請人:清華大學(xué)