一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器的制造方法
【專利摘要】一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，屬于激光技術領域，包括泵浦源以及由波分復用器、摻鐿光纖、光隔離器、光纖耦合器、偏振控制器和光纖非線性環形反射鏡用光纖連接成光纖環形腔；其中光纖非線性環形反射鏡是將一個光纖耦合器的兩個輸出端口通過一個偏振控制器互相連接而成。本發明光纖激光器采用全光纖結構，光束質量高，便于熔接耦合，維護方便，本發明沒有采用窄帶光譜濾波器，規避窄帶濾波效應引起的脈沖分裂。
【專利說明】
一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器
技術領域
[0001]本發明涉及激光技術領域，提供一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器。
【背景技術】
[0002]超快鎖模光纖激光器與傳統的固體激光器相比具有光束質量好、增益高、效率高、閾值低、可調諧、結構緊湊、運轉可靠、散熱性好等優點。在過去的20年間里，超快光纖激光器得到了迅猛的發展，在光通訊、光傳感、激光醫療、工業加工、航空航天、材料科學、光譜學以及非線性光學領域得到了廣泛的應用。超快光纖激光器是當今光學研究活躍的領域之
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[0003]通過人為設計鎖模光纖激光器腔內的色散特性，可以分別獲得參數不同的超快脈沖。當腔內凈色散為負時，由于光纖的反常色散和非線性克爾效應之間自發的平衡效應，激光器很容易輸出傳統的鎖模孤子。但研究表明，過量的光纖非線性相移會導致脈沖分裂，從而限制脈沖的能量于0.1納焦量級。通過在腔內插入一段正色散光纖將脈沖展寬，降低脈沖的平均峰值功率，一定程度上能使脈沖容納更多的非線性相移，脈沖能量能達到10納焦。之后的研究進一步發現，在全正色散的光纖激光器內也能獲得穩定的鎖模脈沖。研究認為這類孤子在正色散光纖激光器內是色散效應、非線性效應、增益和損耗等共同作用的結果，屬于耗散孤子的范疇。與傳統的孤子相比，耗散孤子脈沖寬度增大，能承受更大的非線性相位積累，脈沖的能量可以提升2到3個量級。然而，盡管如此，耗散孤子的能力最終還是會受到了脈沖分裂的限制。為了獲得更高的脈沖能量，能實現無波分裂的脈沖鎖模機制無疑具有巨大的潛力。最近理論研究發現的耗散孤子共振便是這么一種能夠實現脈沖無波分裂的新型鎖模脈沖。具有耗散孤子共振的超短脈沖理論上其脈沖能量可以為無窮大。因此能實現耗散孤子共振脈沖輸出的光纖鎖模激光器具有很大的應用和研究價值。
【發明內容】
[0004]為了克服非線性效應導致的脈沖分裂對光纖鎖模激光器輸出的脈沖能量限制，本發明提供一種無脈沖分裂的耗散孤子共振全光纖鎖模激光器，光束質量高，便于熔接耦合，維護方便，規避窄帶濾波效應引起的脈沖分裂。
[0005]本發明是以如下技術方案實現的:一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，包括栗浦源以及由波分復用器、摻鐿光纖、光隔離器、光纖耦合器、偏振控制器和光纖非線性環形反射鏡用光纖連接成光纖環形腔;其中光纖非線性環形反射鏡是將一個光纖耦合器的兩個輸出端口通過一個偏振控制器互相連接而成。所述的栗浦源與波分復用器的栗浦端口連接，波分復用器的公共端口依次經摻鐿光纖、光隔離器、連接至光纖耦合器的70%能量輸入端口，光纖耦合器的70%能量輸出端口經偏振控制器連接至光纖非線性環形反射鏡的輸入端口，反射鏡的反射端口連接至波分復用器的信號端口；器件之間通過單模正色散光纖連接，其穩定的耗散孤子共振脈沖從光纖耦合器的30%能量輸出端口輸出。
[0006]所述的栗浦源為單模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于976nm，對應于摻鐿光纖的栗浦吸收峰，提高栗浦效率。
[0007]所述的波分復用器的工作波長是980/1064nm，作用是將栗浦光耦合進諧振腔內，其尾纖類型為單模正色散光纖。
[0008]所述的摻鐿光纖3型號為YB406，長度為40 cm，采購于CorActive公司，其摻雜濃度高，最高栗浦吸收達到600dB/m，具有很強的增益。
[0009]所述的光纖隔離器采用中心波長為1064nm的與偏振無關的隔離器，作用是限制激光器單向運轉，其尾纖類型為單模正色散光纖。
[0010]所述的光纖耦合器采用30:70光纖耦合器，作用是輸出腔內生成的耗散孤子共振脈沖。
[0011]所述的偏振控制器為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器，作用是調節諧振腔中光脈沖的偏振及損耗。
[0012]所述的光纖耦合器采用20:80光纖耦合器，其尾纖類型為單模正色散光纖，作用是將其兩個輸出端口互相連接組成非線性環形反射鏡，作為鎖模啟動該裝置。
[0013]所述的偏振控制器為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器，加入環形反射鏡中作用是調節光脈沖的偏振及損耗。
[0014]本發明的有益效果是:1.本發明光纖激光器采用全光纖結構，光束質量高，便于熔接耦合，維護方便。不同于其它普通耗散孤子光纖鎖模激光器，本發明沒有采用窄帶光譜濾波器，規避窄帶濾波效應引起的脈沖分裂。2.本發明激光器采用5米或更長的光纖環形鏡的可飽和吸收機制來實現鎖模。較長的環形鏡在激光腔內引入強的脈沖峰值功率鉗制效應。不引入窄帶光譜濾波效應和強脈沖峰值功率鉗制效應結合是實現耗散孤子共振的核心技術。3.本發明光纖激光器輸出穩定的方形耗散孤子共振脈沖，脈沖隨著栗浦功率增加不會發生分裂。脈沖的能量僅受栗浦功率限制。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為當栗浦功率為400mW時激光器輸出的耗散孤子共振脈沖光譜圖。
[0016]圖3為當栗浦功率為400mW時激光器輸出的耗散孤子共振脈沖序列圖。
[0017]圖4為不同栗浦功率下激光器輸出的耗散孤子共振單脈沖時域圖。
[0018]圖5為激光器輸出的耗散孤子共振脈沖能量、脈寬隨栗浦功率的變化曲線。
[0019]圖6為激光器輸出的耗散孤子共振脈沖射頻圖。
[0020]附圖標記:1、栗浦源，2、波分復用器，3、摻鐿光纖4、光隔離器，5、光纖耦合器，6、偏振控制器，7、光纖耦合器。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，包括栗浦源I以及由波分復用器2、摻鐿光纖3、光隔離器4、光纖耦合器5、偏振控制器6和光纖非線性環形反射鏡用光纖連接成光纖環形腔;其中光纖非線性環形反射鏡是將一個光纖親合器7的兩個輸出端口 7c和7d通過一個偏振控制器8互相連接而成。所述的栗浦源I與波分復用器2的栗浦端口 2a連接，波分復用器2的公共端口 2c依次經摻鐿光纖3、光隔離器4、連接至光纖耦合器5的70%能量輸入端口 5a，光纖耦合器5的70%能量輸出端口 5c經偏振控制器6連接至光纖非線性環形反射鏡的輸入端口 7a，反射鏡的反射端口 7b連接至波分復用器2的信號端口 2b;器件之間通過單模正色散光纖連接，其穩定的耗散孤子共振脈沖從光纖耦合器5的30%能量輸出端口 5b輸出。
[0022]所述的栗浦源I為單模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于976nm，對應于摻鐿光纖的栗浦吸收峰，提高栗浦效率。
[0023]所述的波分復用器2的工作波長是980/1064nm，作用是將栗浦光耦合進諧振腔內，其尾纖類型為單模正色散光纖。
[0024]所述的摻鐿光纖3型號為YB406，長度為40 cm，采購于CorActive公司，其摻雜濃度高，最高栗浦吸收達到600dB/m，具有很強的增益。
[0025]所述的光纖隔離器4采用中心波長為1064nm的與偏振無關的隔離器，作用是限制激光器單向運轉，其尾纖類型為單模正色散光纖。
[0026]所述的光纖耦合器5采用30:70光纖耦合器，作用是輸出腔內生成的耗散孤子共振脈沖。
[0027]所述的偏振控制器6為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器，作用是調節諧振腔中光脈沖的偏振及損耗。
[0028]所述的光纖耦合器7采用20:80光纖耦合器，其尾纖類型為單模正色散光纖，作用是將其兩個輸出端口互相連接組成非線性環形反射鏡，作為鎖模啟動該裝置。
[0029]所述的偏振控制器8為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器，加入環形反射鏡中作用是調節光脈沖的偏振及損耗。
[0030]圖1中，標記2表示本發明的輸入端口，標記5b為本發明的輸出端口。
[0031]本發明激光器中組成非線性環形反射鏡的單模光纖長度為5米或更長。采用長非線性環形反射鏡來引入對脈沖的峰值功率鉗制效應是本發明激光器實現耗散孤子共振的關鍵。
[0032]激光器輸出的耗散孤子共振脈沖的光譜和脈沖序列分別如圖2和3所示，圖4展示在逐漸增大的栗浦功率下的單脈沖時域示波器圖形，其輸出脈沖功率及脈寬隨栗浦功率的變化如圖5所示，可以看出激光器輸出方波形脈沖，其功率隨栗浦功率線性增加，且無脈沖分裂現象。這些都是耗散孤子共振脈沖的典型特征。圖6為激光器輸出的射頻頻譜圖，其接近70 dB的邊模抑制比表明本發明激光器具有很高的可靠性和穩定性。
【主權項】
1.一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:包括栗浦源(I)以及由波分復用器(2)、摻鐿光纖(3)、光隔離器(4)、光纖耦合器(5)、偏振控制器(6)和光纖非線性環形反射鏡用光纖連接成光纖環形腔;其中光纖非線性環形反射鏡是將一個光纖耦合器(7)的兩個輸出端口(7c和7d)通過一個偏振控制器(8)互相連接而成;所述的栗浦源(I)與波分復用器(2)的栗浦端口(2a)連接，波分復用器(2)的公共端口(2c)依次經摻鐿光纖(3)、光隔離器(4)、連接至光纖耦合器(5)的70%能量輸入端口( 5a)，光纖耦合器(5)的70%能量輸出端口(5c)經偏振控制器(6)連接至光纖非線性環形反射鏡的輸入端口(7a)，反射鏡的反射端口(7b)連接至波分復用器(2)的信號端口(2b);器件之間通過單模正色散光纖連接，其穩定的耗散孤子共振脈沖從光纖親合器(5)的30%能量輸出端口(5b)輸出。2.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的栗浦源(I)為單模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于976 nm，對應于摻鐿光纖的栗浦吸收峰。3.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的波分復用器(2)的工作波長是980/1064 nm，其尾纖類型為單模正色散光纖。4.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的摻鐿光纖(3)型號為YB406，長度為40 cm。5.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的光纖隔離器(4)采用中心波長為1064 nm的與偏振無關的隔離器，其尾纖類型為單模正色散光纖。6.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的光纖耦合器(5)采用30:70光纖耦合器。7.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的偏振控制器(6)為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器。8.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的光纖耦合器(7)采用20:80光纖耦合器，其尾纖類型為單模正色散光纖。9.根據權利要求1所述的一種全光纖耗散孤子共振鎖模激光器，其特征在于:所述的偏振控制器(8)為三片線圈旋轉式偏振控制器或擠壓式偏振控制器。
【文檔編號】H01S3/067GK106099631SQ201610592806
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610592806.3, CN 106099631 A, CN 106099631A, CN 201610592806, CN-A-106099631, CN106099631 A, CN106099631A, CN201610592806, CN201610592806.3
【發明人】趙鷺明, 李雷, 李道靜, 唐定遠, 沈德元
【申請人】江蘇師范大學