CN107230927A - 基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器 - Google Patents

基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，激光器为环形腔结构，包括泵浦源、波分复用器、增益光纤、非保偏隔离器、偏振控制器、作为锁模器件的全光纤可饱和吸收器件、及作为输出的耦合器；所述的全光纤可饱和吸收器件由依次熔接的输入单模光纤、阶跃多模光纤、渐变多模光纤、输出单模光纤组成。本发明激光器锁模机制是利用多模光纤中的非线性多模干涉效应，具有全光纤结构、高损伤阈值、锁模自启动性、高稳定性和结构紧凑等特点，具有广泛的应用前景。

Description

基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器，尤其是涉及一种基于SMF-SIMF-GIMF-SMF(单模-阶跃多模-渐变多模-单模)光纤结构的2μm锁模光纤激光器。
背景技术
2μm锁模光纤激光器在人眼安全雷达、激光医疗、光电对抗以及特殊材料加工等领域具有广泛的应用前景。可饱和吸收器件(SA)是被动锁模光纤激光器实现锁模脉冲输出的关键器件，其具有可饱和或类可饱和吸收效应。实现被动锁模主要有以下几种方案：碳纳米管、半导体可饱和吸收镜、非线性偏振旋转和非线性光纤环形镜。前两种结构损伤阈值比较低，后两者结构对环境因素比较敏感，因此这些锁模机制都存在一定的局限性和缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，该激光器为一种被动锁模掺铥光纤激光器，其锁模机制是利用非线性多模干涉效应，具有全光纤结构、高损伤阈值、锁模自启动性、高稳定性和结构紧凑等特点，具有广泛的应用前景。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，激光器为环形腔结构，其包括泵浦源、波分复用器(WDM)、增益光纤、非保偏隔离器(ISO)、偏振控制器(PC)、作为锁模器件的全光纤可饱和吸收器件、作为输出的耦合器(OC)；
增益光纤采用单模掺铥光纤，全光纤可饱和吸收器件由依次熔接的输入单模光纤、阶跃多模光纤、渐变多模光纤、输出单模光纤组成，其中阶跃多模光纤的长度控制在200～500μm最佳，渐变多模光纤的长度为7～10cm，单模光纤为标准单模光纤，与所有元件的标准单模光纤一致。
泵浦光经WDM耦合进入增益掺铥光纤，掺铥光纤另一端接非保偏隔离器输入端，非保偏隔离器输出端接偏振控制器，偏振控制器与制作的全光纤可饱和吸收器件相连，全光纤可饱和吸收器件与耦合器连接，耦合器一端连接WDM构成环形回路，另一端作为激光输出端。
所述的泵浦源为一个单模输出的1570nm的光纤激光器。
所述的偏振控制器采用手动挤压式偏振控制器。
本发明的优点在于：
1、SMF-SIMF-GIMF-SMF为全光纤锁模器件，其利用非线性多模干涉机制进行锁模，损伤阈值高，锁模阈值低，自启动性好。
2、SMF-SIMF-GIMF-SMF锁模器件均采用商用光纤，制作简单，调节方便，对振动、温度变换等环境因素变化不敏感，易于广泛使用。
3、通过对SMF-SIMF-GIMF-SMF锁模器件的调节，可实现波长可调谐的锁模输出。
4、所有元件的连接通过光纤熔接完成，实现全光纤结构，结构紧凑简单，易于集成。
附图说明
图1为本发明实例中光纤锁模激光器结构示意图。
图2是本发明实例中激光器的基频脉冲序列图。
图3为本发明实例激光器输出的光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
图1为本发明的基于SMF-SIMF-GIMF-SMF锁模光纤激光器结构示意图。由图可见，本发明锁模光纤激光器由1570单模光纤激光泵浦源1、波分复用器2、单模掺铥光纤3、非保偏光纤隔离器4、偏振控制器5、SMF-SIMF-GIMF-SMF可饱和吸收器6、耦合器(光纤分束器)7连接而成，形成的环形腔为全光纤结构，其中各部件均通过光纤熔接的方法连接。泵浦源1通过波分复用器2耦合注入激光腔中，单模掺铥光纤3为增益介质。非保偏光纤隔离器4保证激光单向运转。使用时，调整SMF-SIMF-GIMF-SMF可饱和吸收器6的弯曲状态，实现锁模后，将SMF-SIMF-GIMF-SMF可饱和吸收器6固定在该特定弯曲状态。偏振控制器5采用手动挤压式偏振控制器，用来调整激光腔内非线性相移，以提高锁模输出的稳定性。
在一定的泵浦功率下，通过弯曲SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤可饱和吸收器件6实现锁模，并将其固定，通过调节偏振控制器5，使锁模状态稳定，激光器输出重复频率为19.98MHz的稳定的锁模脉冲序列，如图2所示，图3为锁模状态输出时的光谱.
本发明利用多模光纤中的非线性多模干涉效应，也就是所谓的自聚焦效应引起的可饱和吸收性，具有宽的可饱和吸收光谱范围、全光纤结构、优异的散热特性。本发明中使用的多模光纤为阶跃多模光纤加渐变多模光纤，可以选择不同的长度的多模光纤制备具备不同可饱和吸收参数的锁模器件，其中阶跃多模光纤的长度控制在200～500μm，渐变多模光纤的长度为7～10cm，效果最佳。

Claims (6)

1.一种基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于：所述的激光器包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、非保偏隔离器(4)、偏振控制器(5)、全光纤可饱和吸收器件(6)、耦合器(7)，泵浦源(1)连接波分复用器(2)的泵浦光输入端；波分复用器(2)公共端连接增益光纤(3)，增益光纤(3)另一端连接非保偏隔离器(4)输入端，非保偏隔离器(4)输出端连接偏振控制器(5)，偏振控制器(5)与全光纤可饱和吸收器件(6)输入端相连，全光纤可饱和吸收器件(6)输出端与耦合器(7)连接，耦合器一端连接波分复用器(2)的信号端形成环形回路，另一端作为脉冲激光输出端，所述的全光纤可饱和吸收器件(6)由依次熔接的输入单模光纤、阶跃多模光纤、渐变多模光纤、输出单模光纤组成。
2.根据权利要求1所述的SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于，所述的增益光纤(3)为单模掺铥光纤。
3.根据权利要求1所述的SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于，所述的全光纤可饱和吸收器件(6)中阶跃多模光纤的长度为200～500μm。
4.根据权利要求1所述的SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于，所述的全光纤可饱和吸收器件(6)中渐变多模光纤的长度为7～10cm。
5.根据权利要求1所述的SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于，所述的泵浦源(1)为单模输出的1570nm的光纤激光器。
6.根据权利要求1所述的SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器，其特征在于，所述的偏振控制器(5)为手动挤压式偏振控制器。
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