專利名稱：全光纖化兩路環形激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖激光器，特別是一種全光纖化兩路環形激光器，以實現兩路環形激光器輸出功率和縱模的自穩定以及互相之間相位鎖定。
背景技術：
在光纖激光器的應用中，對輸出功率，模式穩定性和相位穩定性的要求都越來越高。普通的環形光纖激光器需要使用隔離器或光纖光柵等器件來實現激光器的振蕩和模式的選擇，不僅降低了激光器的出光效率，限制了輸出功率的提升，也增加了系統的復雜性，且輸出的激光不具有確定的相位關系。這些缺點限制了其在干涉測量、通信、傳感和材料加工方面的應用。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有環形激光器的問題，提供一種全光纖化兩路環形激光器，該環形激光器排除了光纖光柵和隔離器等現有器件對輸出功率的限制，并可實現輸出模式自穩定和互相之間相位自鎖定。本發明技術解決方案如下:一種全光纖化兩路環形激光器，其特點在于包括兩個具有相同結構的環形激光器，所述的環形激光器的構成是:一段稀土離子摻雜光纖兩端分別與泵浦合束器的輸出端和2 X 2光纖分束器的第二端口相連，所述的2 X 2光纖分束器的第三端口再通過光纖與所述的泵浦合束器的第二輸入端連接，構成一個環形激光器，泵浦源的輸出端與所述的泵浦合束器的第一輸入端相連，兩個環形激光器的2X2光纖分束器的第四端口通過光纖連接，兩個2X2光纖分束器的第一端口作為激光輸出端。所述的稀土離子摻雜光纖是雙包層光纖或單包層光纖，對泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。所述的泵浦合束器是熔融拉錐型合束器或波分復用器。所述的2X2光纖分束器的第二端口和第三端口是同一根光纖的兩端，第一端口和第四端口是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。本發明技術解決原理:當兩個環形激光器的泵浦源同時注入泵浦光時，每個激光器都可以激發沿順時針方向和逆時針方向傳播的激光。為方便表述，將圖1中左邊激光器中沿順時針方向傳播的激光稱為“有效光”，沿逆時針方向傳播的激光稱為“控制光”;而在右邊激光器中則反之，沿順時針方向播的激光稱為“控制光”，沿逆時針方向傳播的激光稱為“有效光”。每個環形激光器的“控制光”經過2X2光纖分束器以后都會有一部分進入另外一個環形激光器，且傳播方向與另一個環形激光器的“有效光”相同。所以在每個環形激光器中，“有效光”在模式競爭中會處于有利位置。在實際情況中，兩個激光器會盡量追求對稱，但不可能做到完全對稱，那么上述的模式競爭就會使得每個環形激光器中“有效光”越來越強，“控制光”越來越弱，直到有一個激光器中的控制光消失為止，此時另外一個激光器中的“控制光”也會十分微弱。這樣，幾乎所有的泵浦光都會被用于激發“有效光”作為輸出光，使得輸出功率最大化，且輸出的模式穩定。由于每個環形激光器中的“控制光”都會部分耦合到另外一個激光器中加強“有效光”的振蕩，且共用同一個諧振腔，所以兩個激光器輸出光互相之間的相位關系具有確定關系。本發明的技術效果:與在先技術相比，本發明具有體積小，結構穩定，無需隔離器和光纖光柵，成本低廉。最大的優點是無需主動控制就能實現輸出激光模式自穩定以及兩路激光器之間相位鎖定，可以提高輸出功率。
圖1為本發明全光纖化兩路環形激光器的結構示意圖。圖2為本發明中2X2光纖分束器端口示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。先請參閱圖1，圖1為全光纖化兩路環形激光器的結構示意圖。由圖可見，本發明全光纖化兩路環形激光器包括兩個具有相同結構的環形激光器，一段稀土離子摻雜光纖I兩端分別與泵浦合束器2的輸出端和2 X 2光纖分束器3的第二端口 6相連，所述的2 X 2光纖分束器3的第三端口 7再通過光纖與所述的泵浦合束器2的第二輸入端連接，構成一個環形激光器，泵浦源4的輸出端與所述的泵浦合束器2的第一輸入端相連，兩個環形激光器的2 X 2光纖分束器3的第四端口通過光纖連接，兩個2 X 2光纖分束器3的第一端口 5作為激光輸出端。所述的稀土離子摻雜光纖I是雙包層光纖或單包層光纖，對泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。所述的泵浦合束器2是熔融拉錐型合束器或波分復用器。泵浦源4輸出的泵浦光通過泵浦合束器2注入到環形激光器中。光纖分束器3各個端口的使用可參閱圖2。所述的2 X 2光纖分束器3的第二端口
(6)和第三端口 7是同一根光纖的兩端，第一端口 5和第四端口 8是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。下面是本發明一個實施例的構成和相關的器件參數:每個激光器中的增益光纖采用纖芯直徑10微米，內包層直徑125微米的摻鐿離子雙包層光纖，長度為5米，對泵浦光的吸收為20dB。增益光纖一端連接一個耦合分光比90%的2 X 2光纖分束器，另一端連接一個1064/975納米波分復用器，光纖分束器再和波分復用器連接就構成一個環形腔。一個最大功率為25W，波長為975納米的半導體泵浦源輸出的泵浦光通過波分復用器注入到環形激光器中。兩個這樣的環形激光器中的光纖分束器互相之間連接起來。光纖分束器剩下的最后一個端口作為輸出端。同時開啟兩個泵浦源，然后緩慢增加泵浦源的輸出功率直到最大值，總的輸出功率達到30W，兩束輸出激光的固定相位差為/2。
實驗表明，本發明系統體積小，結構穩定，無需隔離器和光纖光柵，成本低廉，無需主動控制就能實現輸出激光模式自穩定以及兩路激光器之間相位鎖定，實現高功率輸出。
權利要求
1.一種全光纖化兩路環形激光器，其特征在于其構成包括兩個具有相同結構的環形激光器，一段稀土離子摻雜光纖(I)兩端分別與泵浦合束器(2)的輸出端和2X2光纖分束器(3)的第二端口(6)相連，所述的2X2光纖分束器(3)的第三端口(7)再通過光纖與所述的泵浦合束器(2)的第二輸入端連接，構成一個環形激光器，泵浦源(4)的輸出端與所述的泵浦合束器(2)的第一輸入端相連，兩個環形激光器的2X2光纖分束器(3)的第四端口通過光纖連接，兩個2X2光纖分束器(3)的第一端口(5)作為激光輸出端。
2.根據權利要求1中所述的全光纖化兩路環形激光器，其特征在于:所述的稀土離子摻雜光纖(I)是雙包層光纖或單包層光纖，對泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。
3.根據權利要求1中所述的全光纖化兩路環形激光器，其特征在于:所述的泵浦合束器(2)是熔融拉錐型合束器或波分復用器。
4.根據權利要求1中所述的全光纖化兩路環形激光器，其特征在于:所述的2X2光纖分束器(3)的第二端口(6)和第三端口(7)是同一根光纖的兩端，第一端口(5)和第四端口(8)是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。
全文摘要
一種全光纖化兩路環形激光器，包括兩個具有相同結構的環形激光器，所述的環形激光器的構成是一段稀土離子摻雜光纖兩端分別與泵浦合束器的輸出端和2×2光纖分束器的第二端口相連，所述的2×2光纖分束器的第三端口再通過光纖與所述的泵浦合束器的第二輸入端連接，構成一個環形激光器，泵浦源的輸出端與所述的泵浦合束器的第一輸入端相連，兩個環形激光器的2×2光纖分束器的第四端口通過光纖連接，兩個2×2光纖分束器的第一端口作為激光輸出端。本發明具有體積小，結構穩定，無需隔離器和光纖光柵，成本低廉，無需主動控制就能實現輸出激光模式自穩定以及兩路激光器之間相位鎖定。
文檔編號H01S3/067GK103094820SQ20131001685
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者周軍, 劉厚康, 何兵 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所