基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調q激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種全光纖多波長被動調Q激光器，尤其涉及一種基于可飽和吸收光 纖的新型全光纖多波長被動調Q激光器。
【背景技術】
[0002] 多波長脈沖光纖激光器在密集波分復用光通信、光學傳感、光譜學以及光信息處 理等領域都有十分重要的應用。
[0003] 要獲得多波長輸出，就需要在激光器系統內加入波長選擇裝置。最常用的就是 利用光纖光柵來對波長進行選擇。中國發明專利"一種多波長輸出光纖激光器"（專利號 ZL01133233)中給出了一中利用陣列波導光柵實現多波長輸出的方法和裝置。其原理是 利用陣列波導光柵的波長選擇性實現對摻雜光纖激光器的波長選擇，從而獲得不同波長 的激光輸出。中國發明專利"單纖多波長光纖激光器"（專利號ZL201110086194.8)中 則提出了一種利用有源相移光纖光柵獲得多波長激光輸出的方法和裝置。2014年，墨西 哥研宄人員通過在環形腔摻鉺光纖激光器中插入一段刻有長周期光纖光柵的拉錐光纖， 獲得了穩定的多波長輸出（G.Anzueto-SanchezandA.Martinez-Rios，Short-waveleng thmultilineerbium-dopedfiberringlaserbyabroadbandlong-periodfiber gratinginscribedinatapertransition,LaserPhys.，2014, 24, 01510L) 〇 但是，這 些方法都相對比較復雜，主要是其所使用的陣列波導光柵、有源相移光纖光柵以及拉錐長 周期光纖光柵等對制作工藝要求較高。
[0004] 基于可飽和吸收光纖的全光纖被動調Q是一種較新的調Q技術，與半導體可飽和 吸收鏡等可飽和吸收元件相比，可飽和光纖的使用可以使光纖激光器實現更加嚴格意義上 的全光纖結構；而且，可飽和吸收光纖可直接用于高能量脈沖的產生，這對新型光纖激光的 高平均功率輸出和應用具有重要價值。2010年，臺灣成功大學T.Tsai(T.Tsai，Y.Fang，and S.Huang,PassivelyQ-switchederbiumall-fiberlasersbyuseofthulium-doped saturable-absorberfibers,Opt.Express, 2010, 18, 10049-10054.)和俄羅斯科學院 A.S.Kurkov^A(A.S.Kurkov,Y.E.Sadovnikova,A.V.Marakulin,andE.M.Sholokhov,All fiberEr_TmQ-switchedlaser,LaserPhys.Lett. ,2010, 7, 795-797.)利用慘鎊光纖作為 可飽和吸收體分別實現了對單包層摻鉺光纖激光器和雙包層摻鉺光纖激光器的被動調Q， 其輸出激光皆為單波長。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單，無需外加輔助設備的全光纖結構 的多波長被動調Q激光器。
[0006] 本發明的基本思路是在通過利用可飽和吸收光纖同時實現對光纖激光器的波長 選擇和被動調Q，獲得多波長脈沖輸出。激光器中增益光纖為單模光纖，可飽和吸收光纖在 激光器輸出光譜范圍內為多模光纖，而且在增益光纖的發射譜范圍內存在較強的吸收。將 可飽和吸收光纖熔接到激光腔內，就形成了一個"單模-多模-單模"結構的空間模式拍頻 濾波器，從而實現對激光器的多波長選擇。同時，激光信號被可飽和吸收光纖吸收，實現對 激光信號的被動調Q，這樣就獲得了多波長脈沖輸出。
[0007] 本發明的技術方案如下：
[0008] 基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，包括泵浦源、波分復用器、 增益光纖、隔離器、可飽和吸收光纖和輸出耦合器；波分復用器、增益光纖、隔離器、可飽和 吸收光纖和輸出耦合器構成成光纖環路；泵浦源通過波分復用器為調Q激光器提供泵浦 光，調Q激光通過輸出親合器輸出，在激光輸出波段范圍內增益光纖為單模光纖，而可飽和 吸收光纖為多模光纖，且可飽和吸收光纖的吸收譜段包含激光輸出波段。
[0009] 上述基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器中，增益光纖和可飽和 吸收光纖的纖芯直徑比為1:1~1:1. 2。
[0010] 上述基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器中，增益光纖和可飽和 吸收光纖的纖芯直徑均為9微米。
[0011] 上述基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器中，輸出耦合器的輸出 端設置有增益補償光纖。
[0012] 本發明的有益技術效果如下：
[0013] 1、本發明利用可飽和吸收光纖同時實現了對光纖激光器的多波長選擇和被動調 Q;其多波長間隔可由可飽和吸收光纖的長度進行調節，其輸出重頻可由泵浦源功率的調節 而改變，可控性好。
[0014] 2、本發明實現了嚴格意義上的全光纖結構，具有體積緊湊、性能可靠、輸出參數穩 定以及環境適應性強等優點。
[0015] 3、本發明不僅適用于增益光纖為摻鉺光纖、可飽和吸收光纖為摻銩光纖或銩鈥共 摻光纖的系統，同樣也可用于其他波長的激光產生。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q裝置的結構原理示意 圖；
[0017]圖2是1550nm波段激光信號經"單模-多模-單模"結構的空間模式拍頻濾波器 后典型的強度函數；
[0018] 圖3是作為增益光纖的普通單模摻鉺光纖在1550nm波段的發射譜；
[0019] 圖4是作為可飽和吸收光纖的銩鈥共摻光纖在1550nm波段的吸收譜；
[0020] 圖5為激光器在1550nm波段多波長輸出的理論模擬結果；
[0021] 圖6是該激光器在1550nm波段被動調Q脈沖輸出的理論模擬結果。
[0022] 圖中1一泵浦源；2-波分復用器；3-增益光纖；4 一隔離器；5-可飽和吸收光纖； 6-輸出耦合器；7-第一熔接點；8-第二熔接點。
【具體實施方式】
[0023] 如圖1所示，本發明基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，包括泵 浦源1、波分復用器2、增益光纖3、隔離器4、可飽和吸收光纖5和輸出耦合器6;所述的波 分復用器2、增益光纖3、隔離器4、可飽和吸收光纖5和輸出耦合器6構成成光纖環路；泵 浦源1通過波分復用器2為調Q激光器提供泵浦光，調Q激光通過輸出耦合器6輸出，在激 光輸出波段范圍內增益光纖3為單模光纖，而可飽和吸收光纖5為多模光纖，且可飽和吸收 光纖5的吸收譜段包含激光輸出波段。
[0024] 本發明的基本思路是在通過利用可飽和吸收光纖5同時實現對光纖激光器的波 長選擇和被動調Q，獲得多波長脈沖輸出。激光器中增益光纖3為單模光纖，可飽和吸收光 纖5在激光器輸出光譜范圍內為多模光纖，而且在增益光纖的發射譜范圍內存在較強的吸 收。將可飽和吸收光纖5熔接到激光腔內，就形成了一個"單模-多模-單模"結構的空間 模式拍頻濾波器，從而實現對激光器的多波長選擇。同時，激光信號被可飽和吸收光纖吸 收，實現對激光信號的被動調Q，這樣就獲得了多波長脈沖輸出。
[0025] 空間模式拍頻濾波器的原理如下：在泵浦源的泵浦下，單模增益光纖內產生 單模激光信號。由于可飽和吸收光纖在激光信號波長處為多模光纖，單模激光信號在 增益光纖和可飽和吸收光纖的第一個熔接點處由單模變為多模。簡便起見，這里假設 只存在兩個激光模式UV和LPn。這兩個激光模式在可飽和吸收光纖內部傳播，設其 相位分別為
【主權項】
1. 基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，其特征在于：包括泵浦源 (1)、波分復用器（2)、增益光纖（3)、隔離器（4)、可飽和吸收光纖（5)和輸出耦合器（6);所 述的波分復用器（2)、增益光纖（3)、隔離器（4)、可飽和吸收光纖（5)和輸出耦合器（6)構 成光纖環路；所述的泵浦源（1)通過波分復用器（2)為調Q激光器提供泵浦光，所述的調Q 激光通過輸出耦合器（6)輸出，其特征在于：在激光輸出波段范圍內增益光纖（3)為單模光 纖，而可飽和吸收光纖（5)為多模光纖，且可飽和吸收光纖（5)的吸收譜段包含激光輸出波 段。
2. 根據權利要求1所述的基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，其特 征在于：所述的增益光纖（3)和可飽和吸收光纖（5)的纖芯直徑比為1:1~1:1. 2。
3. 根據權利要求1所述的基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，其特 征在于：所述的增益光纖（3)和可飽和吸收光纖（5)的纖芯直徑均為9微米。
4. 根據權利要求1所述的基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，其特 征在于：所述的輸出耦合器(6)的輸出端設置有增益補償光纖。
【專利摘要】本發明公開了一種基于可飽和吸收光纖的全光纖多波長被動調Q激光器，包括泵浦源、波分復用器、增益光纖、隔離器、可飽和吸收光纖和輸出耦合器等光纖器件；所述的波分復用器、增益光纖、隔離器、可飽和吸收光纖和輸出耦合器通過光纖熔接機依次熔接，形成光纖環路；所述的泵浦源通過波分復用器熔接在光纖環路上。本發明利用可飽和吸收光纖同時實現了對光纖激光器的多波長選擇和被動調Q；其多波長間隔可由可飽和吸收光纖的長度進行調節，其輸出重頻可由泵浦源進行調節。本發明實現了嚴格意義上的全光纖結構，具有體積緊湊、輸出參數穩定以及環境適應性強等優點。
【IPC分類】H01S3-102, H01S3-11, H01S3-067
【公開號】CN104733993
【申請號】CN201510180745
【發明人】陶蒙蒙, 陳紹武, 馮國斌, 閆燕, 王振寶, 沈炎龍, 葉錫生
【申請人】西北核技術研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月16日