基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，包括泵浦源，波分復用器，摻鉺光纖，耦合比為10∶90的1*2耦合器，偏振無關隔離器，納米金鎖模器件和偏振控制器；所述泵浦源連接波分復用器的輸入口a，所述波分復用器的輸出口c依次連接摻鉺光纖和1*2耦合器的輸入口d，所述1*2耦合器的輸出口f依次連接偏振無關隔離器，納米金鎖模器件和偏振控制器，所述偏振控制器連接波分復用器的輸入口b組成閉合回路；所述1*2耦合器的輸出口e為整個激光器的輸出端口。本發明基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖鎖模激光器制作簡單，成本低，適用性強，結構簡單緊湊，在較低實驗條件下可實現短脈沖輸出。
【專利說明】基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器
【技術領域】
[0001]本發明屬于鎖模光纖激光器領域，具體涉及一種基于金納米顆粒可飽和吸收體器件的被動鎖模摻鉺光纖激光器。
【背景技術】
[0002]超短脈沖激光技術是近代最為前沿的技術之一，超短脈沖具有持續時間特別短，瞬時功率非常高的特點，在微加工、生物醫學成像、光學相干層析等研究領域等方面具有十分重要的應用。其技術發展主要經歷了主動鎖模、被動鎖模、同步泵浦鎖模等。在激光器領域，由于主動鎖模成本高、集成難，結構簡單緊湊的被動鎖模光纖激光器產生超短脈沖越來越受到關注。在激光器領域，在激光器腔內加入可飽和吸收體是獲得超短脈沖最為常用的辦法。但是由于作為可飽和吸收體的石墨烯、碳納米管制作工藝復雜、成本高等，很難在一般條件下自主搭建可飽和吸收體鎖模激光器以獲得超短脈沖。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于利用新物質進行鎖模，提供一種基于金納米顆粒可飽和吸收體器件的被動鎖模摻鉺光纖激光器，拓展鎖模激光器的種類。
[0004]為達到上述目的，本發明的構思如下:
金納米顆粒可飽和吸收體是基于表面等離子共振原理的可飽和吸收器件，當泵浦光在腔內傳輸時，在光纖錐區產生漸逝波，然而金納米顆粒在表面存在表面等離子波，當漸逝波與表面等離子波相遇并產生表面等離子共振時，會產生表面等離子共振吸收，利用其飽和吸收特性對能量進行選擇性吸收，從而獲得鎖模脈沖。
[0005]根據上述構思，本發明采用如下技術方案:
一種基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，包括泵浦源，波分復用器，摻鉺光纖，耦合比為10:90的1*2耦合器，偏振無關隔離器，納米金鎖模器件和偏振控制器；所述泵浦源連接波分復用器的輸入口 a，所述波分復用器的輸出口 c依次連接摻鉺光纖和1*2耦合器的輸入口 d，所述1*2耦合器的輸出口 f依次連接偏振無關隔離器，納米金鎖模器件和偏振控制器，所述偏振控制器連接波分復用器的輸入口 b組成閉合回路；所述1*2 f禹合器的輸出口 e為整個激光器的輸出端口。
[0006]所述泵浦源為波長980nm的半導體光纖激光器。
[0007]所述波分復用器為980/1550nm波分復用器。
[0008]所述納米金鎖模器件由金納米顆粒和錐形光纖制作而成，金納米顆粒的尺寸為數十納米，利用光學沉積的方法將金納米顆粒吸附于錐形光纖的錐區。
[0009]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
本發明基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，通過改變金納米顆粒的尺寸大小可以對不同波長產生較強的吸收，從而在很寬的波長范圍內實現可飽和吸收，可以用于多種增益介質的激光器。本發明基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖鎖模激光器制作簡單，成本低，適用性強。本發明結構簡單緊湊，在較低實驗條件下可實現短脈沖輸出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明被動鎖模摻鉺光纖激光器的結構示意圖。
[0011]圖2是納米金鎖模器件結構示意圖。
[0012]圖3是耦合器中e端的輸出光譜。
[0013]圖4是耦合器中e端輸出通過光電探測器后接入示波器中的時域圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖，對本發明的具體實施例作進一步的說明。
[0015]如圖1所示，一種基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，其特征在于，包括泵浦源1，波分復用器2，摻鉺光纖3，耦合比為10:90的1*2耦合器4，偏振無關隔離器5，納米金鎖模器件6和偏振控制器7 ;所述泵浦源I連接波分復用器2的輸入口 a，所述波分復用器2的輸出口 c依次連接摻鉺光纖3和1*2耦合器4的輸入口 d，所述1*2耦合器4的輸出口 f依次連接偏振無關隔離器5，納米金鎖模器件6和偏振控制器7，所述偏振控制器7連接波分復用器2的輸入口 b組成閉合回路；所述1*2耦合器4的輸出口e為整個激光器的輸出端口。
[0016]如圖2所示，所述納米金鎖模器件6由金納米顆粒和錐形光纖制作而成，金納米顆粒的尺寸為數十納米，利用光學沉積的方法將金納米顆粒吸附于錐形光纖的錐區。具體制作過程如下:利用熔融拉錐機對一段去了涂覆層的標準單模光纖進行拉錐，將拉錐后的單模光纖水平放置在載玻片上，兩端利用膠帶固定，然后用光纖輸出的功率可調光源與其熔接，再將所述的納米金溶液滴于錐區，通光，在光纖纖芯i中傳播的光會因為光纖形變進入包層j中，進而一部分光漏出包層進入溶液中成為漸逝波，使得利用錐區漸逝波與溶液作用的熱效應，經過一段時間后，光纖錐區g覆蓋一定量的金納米顆粒，鎖模器件制作完成。
[0017]本實施例中，所述泵浦源I為波長980nm的半導體光纖激光器。所述波分復用器2為980/1550nm波分復用器。所有連接器件光纖中，除了作為增益光纖的摻鉺光纖3外，其他均為標準單模光纖。所有器件均采用直接熔接的方式進行連接，實現全光纖結構。
[0018]本發明的工作過程如下:
泵浦源I將泵浦光輸入980/1550nm的波分復用器2的輸入口 a，然后由980/1550nm的波分復用器2的輸出口 c通過腔內作為增益介質的摻鉺光纖3，摻鉺光纖3受激輻射產生1550nm波長的連續光。連續光通過耦合比為10:90的1*2耦合器4的輸出口 f (90%)，進入偏振無關隔離器5，保證了腔內激光的單向運行，也保證980nm泵浦源I不被反射光損壞。當激光通過光纖錐區g時，由于漸逝波的產生，漸逝波會與錐區的納米金顆粒產生等離子共振，引起對特定波長的能量吸收即非線性吸收，由于本發明整個激光諧振腔為環形腔，使得連續激光在腔內多次振蕩，并且由于其可飽和吸收的作用，最終形成穩定的鎖模狀態，即輸出穩定的脈沖。脈沖激光由f禹合比為10:90的I禹合器4的輸出口 e (10%)輸出。偏振控制器7對鎖模狀態的微調，使得產生更加理想的脈沖。如圖3和圖4分別為利用納米金鎖模器件6進入鎖模狀態后輸出口 e的頻域光譜圖和時域脈沖圖。圖3中顯示的光譜其3dB帶寬大約為1.7nm,圖4中的脈沖時間間隔是由整個激光器的環形腔的腔長決定，即腔內光纖的總長度決定，具體為脈沖時間間隔=腔長/光在光纖中的傳播速度。
【權利要求】
1.一種基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，其特征在于，包括泵浦源(1)，波分復用器(2)，摻鉺光纖(3)，耦合比為10:90的1*2耦合器(4)，偏振無關隔離器(5)，納米金鎖模器件(6)和偏振控制器(7);所述泵浦源(I)連接波分復用器(2)的輸入口 a，所述波分復用器(2)的輸出口 c依次連接摻鉺光纖(3)和1*2耦合器(4)的輸入口d，所述1*2耦合器(4)的輸出口 f依次連接偏振無關隔離器(5)，納米金鎖模器件(6)和偏振控制器(7)，所述偏振控制器(7)連接波分復用器(2)的輸入口 b組成閉合回路；所述1*2率禹合器(4)的輸出口 e為整個激光器的輸出端口。
2.根據權利要求1所述的基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，其特征在于，所述泵浦源(I)為波長980nm的半導體光纖激光器。
3.根據權利要求1所述的基于金納米顆粒可飽和吸收體的被動鎖模摻鉺光纖激光器，其特征在于，所述納米金鎖模器件(6 )由金納米顆粒和錐形光纖制作而成，金納米顆粒的尺寸為數十納米，利用光學沉積的方法將金納米顆粒吸附于錐形光纖的錐區。
【文檔編號】H01S3/11GK104134926SQ201410311564
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】樊登峰, 汪邵飛, 白學坤, 張倩武, 曾祥龍 申請人:上海大學