基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，涉及一種激光器。本發(fā)明通過(guò)單模被動(dòng)光纖將合束器、雙包層摻銩光纖、隔離器、偏振控制器、光耦合器和偏振器依次連接成光纖環(huán)形諧振腔，泵浦源通過(guò)合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光耦合器的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的孤子激光脈沖。通過(guò)偏振控制器的調(diào)節(jié)，即改變腔內(nèi)的雙折射實(shí)現(xiàn)光孤子脈沖輸出，脈沖寬度1.6ps，脈沖能量80pJ，脈沖重復(fù)頻率15MHz，3dB帶寬4.45nm，中心波長(zhǎng)2042nm。在2μm全光纖激光器中，實(shí)現(xiàn)了光孤子脈沖的輸出。
【專利說(shuō)明】基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器，具體是一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]光孤子是指在介質(zhì)傳輸時(shí)中由于非線性效應(yīng)和線性效應(yīng)之間達(dá)到平衡而保持不變的波包。之前報(bào)道的孤子光纖激光器因包含自由空間光學(xué)元件而對(duì)環(huán)境的變化十分敏感，使用全光纖結(jié)構(gòu)則很好的克服了這一不足之處。([I] 8.L.E.Nelson, E.P.1ppen,and H.A.Haus, “Broadly tunable sub-500 fs pulses from an additive-pulsemode-locked thulium-doped fiber ring laser,，，App 1.Phys.Lett.67(1)，19 - 21(1995).)。使用雙包層增益光纖，可以用半導(dǎo)體激光器代替摻鉺光纖放大器(EDFA)作為泵浦源，簡(jiǎn)化了腔型設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了系統(tǒng)的光一光轉(zhuǎn)化效率。
[0003]被動(dòng)鎖模光纖激光器因其特有的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、量子效率高、大脈沖能量和高平均功率等在非線性光學(xué)、超快光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)等方面，有著巨大的應(yīng)用前景。目前實(shí)現(xiàn)被動(dòng)鎖模的方法主要有半導(dǎo)體可飽和吸收鏡([2]Ursula Keller.Recentdevelopments in compact ultrafast lasers[J].Nature, 2003, 424(14): 831-838.)、非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)技術(shù)([3]Dingyuan Tang.Mechanism of multisoliton format1nand soliton energy quantizat1n in passively mode-locked fiber lasers[J].Physical Review A, 2005, 72 (4): 043816)、石墨烯飽和吸收體([4] Han Zhang.Largeenergy soliton erbium-doped fiber laser with a graphene-polymer composite modelocker [J].Applied Physics Letters, 2009, 95:141103)和碳納米管([5] Frank Wise.Soliton Thulium-Doped Fiber Laser With Carbon Nanotube Saturable Absorber[J].1EEE Photonics Technology Letters, 2009, 21 (3): 128-130)等。非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)作為較成熟的技術(shù)手段，在偏振器和偏振控制器的共同作用下，改變腔內(nèi)光纖的雙折射，得到穩(wěn)定的光孤子脈沖的輸出，同時(shí)在系統(tǒng)穩(wěn)定后可將偏振控制器固定，整個(gè)系統(tǒng)僅通過(guò)改變泵浦光功率即可得到穩(wěn)定脈沖輸出。
[0004]2 ym波段屬于眼安全波段。工作在此波段的激光器系統(tǒng)在自由空間應(yīng)用中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于在此波段水吸收的強(qiáng)烈作用，2 um光纖激光器也有著廣泛的醫(yī)療用途。光纖雙折射是由光纖纖芯圓對(duì)稱性的偏離、橫向內(nèi)應(yīng)力、或者光纖激光器中殘余扭曲引起的，通過(guò)外界條件控制可穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
[0005]1.5 μ m波段基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)的全光纖結(jié)構(gòu)超快激光器的研究已有所報(bào)道([3]Dingyuan Tang.Mechanism of multisoliton format1n and soliton energyquantizat1n in passively mode-locked fiber lasers[J].Physical Review A, 2005,72(4):043816),但2 μ m波段基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)的雙包層增益光纖全光纖結(jié)構(gòu)鎖模孤子還未見(jiàn)諸文獻(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決目前尚未有2 μ m波段雙包層增益光纖全光纖結(jié)構(gòu)超快激光器的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻錢全光纖超快激光器，在2 μ m波段全光纖激光器中，實(shí)現(xiàn)光孤子脈沖的輸出。
[0007]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，包括泵浦源和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器、雙包層摻錢光纖、隔離器、第一偏振控制器、光稱合器、偏振器和第二偏振控制器通過(guò)單模被動(dòng)光纖依次連接而成；泵浦源通過(guò)合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光率禹合器的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:在2 μ m波段全光纖激光器中，實(shí)現(xiàn)了基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的光孤子脈沖輸出。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成示意圖；
圖2為輸出光孤子的脈沖序列；
圖3為輸出光孤子的干涉自相關(guān)曲線；
圖4為輸出光孤子的光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所不,一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻錢全光纖超快激光器有一泵浦源I和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器2、雙包層摻銩光纖3、隔離器
4、第一偏振控制器5、光稱合器6、偏振器7和第二偏振控制器8通過(guò)單模被動(dòng)光纖依次連接而成；泵浦源I通過(guò)合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光耦合器6的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
[0011]泵浦源I米用波長(zhǎng)為793 nm的半導(dǎo)體激光器,標(biāo)記A為泵浦光輸入，B為光孤子脈沖的輸出。
[0012]合束器2采為793/2000 nm信號(hào)/泵浦光合束器，其中標(biāo)記2a、2b和2c分別為該波分復(fù)用器的泵浦端、信號(hào)端和輸出端，可購(gòu)自ITF公司，型號(hào)為MMC0211C4057。
[0013]雙包層摻銩光纖3為4 m長(zhǎng)的雙包層摻銩光纖，作為激光增益介質(zhì)，可購(gòu)自Nufern公司型號(hào)為SM-TDF-10P/130-HE的雙包層摻銩光纖。
[0014]隔離器4采用光纖隔離器，用于使腔內(nèi)激光沿指定方向振蕩。
[0015]光I禹合器6米用10:90光f禹合器,其中標(biāo)記6a、6b和6c分別為該光f禹合器的輸入端、輸出端和輸出端，光I禹合器的輸出比率為10 %。
[0016]偏振控制器用于調(diào)節(jié)光纖諧振腔內(nèi)的偏振態(tài)，獲得穩(wěn)定的孤子脈沖序列。所述的第一偏振控制器5和第二偏振控制器8米用直列式偏振控制器或三槳偏振控制器。
[0017]所述的單模被動(dòng)光纖米用8.8 m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖,可購(gòu)自Thorlabs公司型號(hào)為SM-2000或Corning公司型號(hào)為SM_28e的單模被動(dòng)光纖,所述的單模被動(dòng)光纖用于連接各個(gè)器件。
[0018]光孤子脈沖序列如圖2，橫坐標(biāo)為時(shí)間(Time[ns])，縱坐標(biāo)為光脈沖強(qiáng)度(Intensity[a.u.]),脈沖重復(fù)頻率為 15 MHz。
[0019]使用強(qiáng)度干涉自相關(guān)儀測(cè)量獲得的矢量孤子的干涉自相關(guān)信號(hào)如圖3，橫坐標(biāo)為時(shí)間(Time [ps]),縱坐標(biāo)為光脈沖強(qiáng)度(Intensity [a.u.]),脈沖寬度為1.6 ps。
[0020]矢量孤子的光譜如圖4，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)(Wavelength[nm])，縱坐標(biāo)為光譜強(qiáng)度(Spectral Intensity [dB]) ?光譜3 dB帶寬為4.45nm,中心波長(zhǎng)2042 nm,具有明顯的孤子邊帶特征。
[0021]本發(fā)明通過(guò)改變輸入光泵浦功率和偏振態(tài)實(shí)現(xiàn)光孤子的輸出，脈沖寬度為1.6ps，脈沖重復(fù)頻率為15MHz，3 dB帶寬為4.45 nm，中心波長(zhǎng)為2042 nm。在2 μ m波段全光纖激光器中，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的光孤子脈沖輸出，尚屬首次。
【權(quán)利要求】
1.一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:包括泵浦源(1)和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器(2)、雙包層摻銩光纖(3)、隔離器(4)、第一偏振控制器(5)、光耦合器(6)、偏振器(7)和第二偏振控制器(8)通過(guò)單模被動(dòng)光纖依次連接而成；泵浦源(1)通過(guò)合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光f禹合器(6 )的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的泵浦源(1)采用波長(zhǎng)為793 nm的半導(dǎo)體激光器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述合束器(2)為793/2000 nm泵浦/信號(hào)光合束器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的雙包層摻銩光纖(3)采用4 m長(zhǎng)的雙包層摻銩光纖作為激光增益介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的隔離器(4)為光纖隔離器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的第一偏振控制器(5)和第二偏振控制器(8)均為直列式偏振控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的光稱合器(6)米用10:90光稱合器。
8.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的偏振器(7)采用共軸光纖偏振器。
9.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述單模被動(dòng)光纖采用9.8 m長(zhǎng)單模光纖。
【文檔編號(hào)】H01S3/098GK104409952SQ201410683032
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】沈德元, 王思鳴, 范旭亮, 王勇, 趙鷺明, 唐定遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:江蘇師范大學(xué)