本發(fā)明涉及光纖激光器，尤其是涉及一種基于smf-simf-gimf-smf(單模-階躍多模-漸變多模-單模)光纖結(jié)構(gòu)的2μm耗散孤子鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)：

2μm脈沖光纖激光器在人眼安全雷達(dá)、激光醫(yī)療、光電對抗以及特殊材料加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。實現(xiàn)2μm脈沖輸出的一種主要途徑是被動鎖模光纖激光器。在2μm被動鎖模光纖激光器發(fā)展中，基于不同的色散分布，主要分為傳統(tǒng)孤子，自相似孤子和耗散孤子。其中耗散孤子是色散效應(yīng)、非線性效應(yīng)、增益和損耗共同作用的結(jié)果，腔內(nèi)負(fù)色散較小而正色散較大(甚至是全正色散結(jié)構(gòu))，能夠容忍更高的非線性，相對于傳統(tǒng)孤子可以大大提高脈沖能量而不引起脈沖分裂，因此耗散孤子鎖模光纖激光器具有很大的應(yīng)用和研究價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于smf-simf-gimf-smf光纖結(jié)構(gòu)的2μm耗散孤子鎖模光纖激光器，采用的鎖模器件是一個由單模-階躍多模-漸變多模-單模依次熔接的光纖結(jié)構(gòu)，其鎖模機制是利用非線性多模干涉效應(yīng)，同時引入高數(shù)值孔徑光纖進(jìn)行色散補償，實現(xiàn)2μm耗散孤子輸出，具有全光纖結(jié)構(gòu)、高損傷閾值、高穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)緊湊等特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于smf-simf-gimf-smf光纖結(jié)構(gòu)的2μm耗散孤子鎖模光纖激光器，激光器為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，其包括泵浦源、波分復(fù)用器(wdm)、增益光纖、非保偏隔離器(iso)、偏振控制器(pc)、作為鎖模器件的全光纖可飽和吸收器件、用于色散補償?shù)母邤?shù)值孔徑光纖、作為輸出的耦合器(oc)；

增益光纖采用單模摻銩光纖，色散補償光纖采用高數(shù)值孔徑光纖，長度為100米，全光纖可飽和吸收器件由依次熔接的輸入單模光纖、階躍多模光纖、漸變多模光纖、輸出單模光纖組成，其中階躍多模光纖的長度控制在200～500μm最佳，漸變多模光纖的長度為7～10cm，單模光纖為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，與所有元件的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖一致。

泵浦光經(jīng)wdm耦合進(jìn)入增益摻銩光纖，摻銩光纖另一端接非保偏隔離器輸入端，非保偏隔離器輸出端接偏振控制器，偏振控制器與色散補償光纖相連，色散補償光纖與制作的全光纖可飽和吸收器件相連，全光纖可飽和吸收器件與耦合器連接，耦合器一端連接wdm構(gòu)成環(huán)形回路，另一端作為激光輸出端。

所述的泵浦源為一個單模輸出的1570nm的光纖激光器。

所述的色散補償光纖為具有超高數(shù)值孔徑的光纖，型號為uhna4。

所述的偏振控制器采用手動擠壓式偏振控制器。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、smf-simf-gimf-smf為全光纖鎖模器件，其利用非線性多模干涉機制進(jìn)行鎖模，損傷閾值高，鎖模閾值低。

2、smf-simf-gimf-smf鎖模器件均采用商用光纖，制作簡單，調(diào)節(jié)方便，對振動、溫度變換等環(huán)境因素變化不敏感，易于廣泛使用。

3、100米超高數(shù)值孔徑的光纖用做色散補償，實現(xiàn)納秒量級耗散孤子脈沖輸出。

4、所有元件的連接通過光纖熔接完成，實現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，易于集成。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實例中耗散孤子鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實例中激光器輸出的光譜圖。

圖3為本發(fā)明實例激光器輸出的脈沖序列圖。

圖4為本發(fā)明實例激光器輸出的脈沖波形圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明的基于smf-simf-gimf-smf光纖結(jié)構(gòu)的2μm耗散孤子鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明耗散孤子鎖模光纖激光器由1570單模光纖激光泵浦源1、波分復(fù)用器2、單模摻銩光纖3、非保偏光纖隔離器4、偏振控制器5、色散補償光纖6、smf-simf-gimf-smf可飽和吸收7、耦合器(光纖分束器)8連接而成，形成的環(huán)形腔為全光纖結(jié)構(gòu)，其中各部件均通過光纖熔接的方法連接。泵浦源1通過波分復(fù)用器2耦合注入激光腔中，單模摻銩光纖3為增益介質(zhì)。非保偏光纖隔離器4保證激光單向運轉(zhuǎn)。色散補償光纖保證整個激光器工作在正色散區(qū)。使用時，調(diào)整smf-simf-gimf-smf可飽和吸收器7的彎曲狀態(tài)，實現(xiàn)耗散孤子鎖模后，將smf-simf-gimf-smf可飽和吸收器7固定在該特定彎曲狀態(tài)。偏振控制器5采用手動擠壓式偏振控制器，用來調(diào)整激光腔內(nèi)非線性相移，以提高耗散孤子鎖模輸出的穩(wěn)定性。

在一定的泵浦功率下，通過彎曲smf-simf-gimf-smf光纖可飽和吸收器件7實現(xiàn)耗散孤子鎖模，并將其固定，通過調(diào)節(jié)偏振控制器5，使鎖模狀態(tài)穩(wěn)定，圖2為耗散孤子鎖模狀態(tài)輸出時的光譜，圖3為激光器輸出重復(fù)頻率為1.856mhz的耗散孤子鎖模脈沖序列，圖4為耗散孤子輸出時，脈沖波形圖。

本發(fā)明利用多模光纖中的非線性多模干涉效應(yīng)，也就是所謂的自聚焦效應(yīng)引起的可飽和吸收性實現(xiàn)鎖模輸出，并通過色散補償實現(xiàn)耗散孤子輸出，具有全光纖結(jié)構(gòu)、較高的脈沖能量以及優(yōu)異的散熱特性。本發(fā)明中使用的色散補償光纖為高數(shù)值孔徑光纖，長度為100米，使用的多模光纖為階躍多模光纖加漸變多模光纖，可以選擇不同的長度的多模光纖制備具備不同可飽和吸收參數(shù)的鎖模器件，其中階躍多模光纖的長度控制在200～500μm，漸變多模光纖的長度為7～10cm，效果最佳。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于SMF?SIMF?GIMF?SMF光纖結(jié)構(gòu)的2μm耗散孤子鎖模光纖激光器，激光器為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，包括泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、非保偏隔離器、偏振控制器、用于色散補償?shù)母邤?shù)值孔徑光纖、作為鎖模器件的全光纖可飽和吸收器件、及作為輸出的耦合器；所述的全光纖可飽和吸收器件由依次熔接的輸入單模光纖、階躍多模光纖、漸變多模光纖、輸出單模光纖組成。本發(fā)明激光器是利用多模光纖中的非線性多模干涉效應(yīng)實現(xiàn)鎖模，再通過引入色散補償光纖實現(xiàn)耗散孤子輸出，具有全光纖結(jié)構(gòu)、高損傷閾值、高穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)緊湊等特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：李環(huán)環(huán);王兆坤;李燦;張軍杰;徐時清
受保護的技術(shù)使用者：中國計量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.29
技術(shù)公布日：2017.09.12