CN104466631A - 一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器 - Google Patents

一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器 Download PDF

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潘洪刚
石艳梅
薛玉明
卢晋
王洛欣
轩秀巍
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Tianjin University of Technology
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Abstract

一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器由传统的非线性偏转旋转激光器加上选频装置构成，偏振控制器2与偏振分束器2的公共端d端相连，偏振分束器2的输出端e、f分别连接两端单模光纤6和7，两端单模光纤的另一端分别连接偏振控制器3和偏振控制器4，偏振控制器3和偏振控制器4的另外一段分别连接偏振合束的输入端g和h，其公共端i和掺铒光纤放大器的输入端连接。形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变大，脉冲的重复频率变高。本发明的优点是：该被动锁模光纤激光器具有结构简单、成本低、脉冲重复频率高、脉冲脉宽窄等优点，能够在常温下稳定工作。

Description

一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器
技术领域
本发明涉及锁模光纤激光器的制备技术，特别是一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器。
背景技术
锁模光纤激光器在超快光学、非线性光学、生物光学、光信息处理以及激光加工等领域具有重要的研究价值。进入90年代，人们对锁模激光器的理论和实验做了大量研究，在理论上提出了崭新的设计理念，例如主动锁模、谐波锁模、有理数谐波锁模、附加(或碰撞)脉冲锁模、注入锁模、非线性光学环境锁模、非线性偏振旋转锁模、半导体可饱和吸收体锁模等一系列锁模理论。
根据锁模原理将锁模光纤激光器分为主动锁模光纤激光器和被动锁模光纤激光器两大类。被动锁模光纤激光器技术是一种典型的全光纤非线性锁模技术。它让激光器的腔内不存在任何主动调制器，但是光纤激光器仍然可以实现飞秒脉冲的输出；其原理是：在光纤激光器中，一般存在一些非线性光学效应，这些光学效应的强度和腔内运行的脉冲的峰值有关，这样的一种相关性，让激光器内部的各纵模相位锁定，在这种情况下，光纤激光器便可以输出稳定的飞秒脉冲。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种结构紧凑、低成本、重复频率高、超短脉冲的基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器。
本发明的技术方案：
一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器、偏振控制器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，所述掺铒光纤放大器的输出端于偏振控制器1相连，偏振控制器的另一端于偏振分束器的公共端a相连，其一个输出端b作为激光器的输出端，偏振分束器的另一个输出端与偏振控制器2相连，偏振控制器2与偏振分束器2的公共端d端相连，偏振分束器2的输出端e、f分别连接两端单模光纤6和7，两端单模光纤的另一端分别连接偏振控制器3和偏振控制器4，偏振控制器3和偏振控制器4的另外一段分别连接偏振合束的输入端g和h，其公共端i和掺铒光纤放大器的输入端连接。形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变至1GHz以上，脉冲的重复频率提高至1GHz以上。
本发明的工作原理：
该被动锁模光纤激光器利用非线性偏振旋转实现被动锁模，产生超短脉冲。由无阈值的掺铒光纤放大器产生自发辐射的光，偏振分束器后，脉冲幅度大通过，而幅度相对较小的地方被输出，最后的结果是，脉冲峰值能量越来越高，而脉冲两侧处能量越来越低，周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲，复合双腔共同选频，实现激光脉冲的高重复频率振荡。
本发明的优点是：该被动锁模光纤激光器具有结构简单、成本低、脉冲重复频率高、脉冲脉宽窄等优点，能够在常温下稳定工作。
附图说明
附图是该基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器。
图中：1.掺铒光纤放大器  2.偏振控制器1  3.偏振分束器4.偏振控制器2  5.偏振分束器  6.单模光纤1  7.单模光纤2  8.偏振控制器3  9.偏振控制器4  10.偏振合束器
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的具体说明。
实施例：
一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器、偏振控制器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，所述掺铒光纤放大器的输出端于偏振控制器1相连，偏振控制器的另一端于偏振分束器的公共端a相连，其一个输出端b作为激光器的输出端，偏振分束器的另一个输出端与偏振控制器2相连，偏振控制器2与偏振分束器2的公共端d端相连，偏振分束器2的输出端e、f分别连接两端单模光纤6和7，两端单模光纤的另一端分别连接偏振控制器3和偏振控制器4，偏振控制器3和偏振控制器4的另外一段分别连接偏振合束的输入端g和h，其公共端i和掺铒光纤放大器的输入端连接。形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变至1GHz以上，脉冲的重复频率提高至1GHz以上。
该实施例中，掺铒光纤放大器的型号为PTA5102；；偏振控制器所缠绕单模光纤长度为3米；偏振分束器和偏振合束器的型号为PBS-1550-APC，复合双腔中的单模光纤分不同长度的数公里。
该基于非线性偏振旋转的被动锁模光纤激光器利用非线性偏振旋转实现被动锁模，产生超短脉冲。由无阈值的掺铒光纤放大器产生自发辐射的光，经过非线性偏振旋转后，脉冲幅度大的地方被反射，而幅度相对较小的地方被吸收，最后的结果是，脉冲峰值能量越来越高，而脉冲两侧处能量越来越低，周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲，加入复合腔后，根据维纳效应，脉冲重复频率成倍提高。从偏振分束器的b端口通过示波器和光谱仪对锁模脉冲和其光谱进行监测。
该被动锁模光纤激光器在超快光学、非线性光学、光纤通信、生物光学、光信息处理以及激光加工等领域具有重要的研究价值和应用。

Claims (1)

1.一种基于非线性偏振旋转和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，其特征在于：由掺铒光纤放大器、偏振控制器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，所述掺铒光纤放大器的输出端于偏振控制器(1)相连，偏振控制器的另一端于偏振分束器的公共端(a)相连，其一个输出端(b)作为激光器的输出端，偏振分束器的另一个输出端与偏振控制器(2)相连，偏振控制器(2)与偏振分束器(2)的公共端(d)端相连，偏振分束器(2)的输出端(e)、(f)分别连接两端单模光纤(6)和(7)，两端单模光纤的另一端分别连接偏振控制器(3)和偏振控制器(4)，偏振控制器(3)和偏振控制器(4)的另外一段分别连接偏振合束的输入端(g)和(h)，其公共端(i)和掺铒光纤放大器的输入端连接；形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变至1GHz以上，脉冲的重复频率提高至1GHz以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106058620A (zh) * 2016-05-30 2016-10-26 四川广正科技有限公司 基于非线性偏振旋转锁模的多波长同步输出光纤激光器
CN107732638A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 上海理工大学 基于全保偏光纤的光学频率梳装置及锁模锁频方法

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