CN113131322B - 一种锁模光纤激光器 - Google Patents

一种锁模光纤激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN113131322B
CN113131322B CN202110423568.4A CN202110423568A CN113131322B CN 113131322 B CN113131322 B CN 113131322B CN 202110423568 A CN202110423568 A CN 202110423568A CN 113131322 B CN113131322 B CN 113131322B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mode
modulation
symmetric
modulator
locked
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110423568.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113131322A (zh
Inventor
陆宝乐
吕辰悦
白晋涛
陈浩伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest University
Original Assignee
Northwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest University filed Critical Northwest University
Priority to CN202110423568.4A priority Critical patent/CN113131322B/zh
Publication of CN113131322A publication Critical patent/CN113131322A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113131322B publication Critical patent/CN113131322B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10053Phase control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06708Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06716Fibre compositions or doping with active elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06791Fibre ring lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094049Guiding of the pump light
    • H01S3/094053Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106Mode locking
    • H01S3/1109Active mode locking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锁模光纤激光器,包括泵浦源以及依次连接的波分复用器、掺杂光纤、强度调制器、相位调制器、输出耦合器和光隔离器,并且波分复用器的另一端与光隔离器的另一端连接,形成环形腔;通过调节使加载在强度调制器上的电压函数为偶函数,加载在相位调制器上的电压函数为奇函数,从而使强度调制器和相位调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件,对强度和相位进行同时调节,进而降低锁模光纤激光器的锁模阈值,通过自制的自动反馈伺服系统监测峰谷值,使奇函数的峰谷值大小实时相等,从而使系统自动处于宇称时间对称状态或宇称时间对称破缺状态。

Description

一种锁模光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器及宇称时间对称光学领域,特别是涉及一种基于强度与相位共同调制的宇称时间对称锁模光纤激光器。
背景技术
锁模光纤激光器因具有脉冲持续时间短、峰值功率高、光谱带宽宽、良好的机械性能等优点,在瞬态光学、光通信和信息处理、光纤传感、医学诊断和材料加工等领域具有重要的应用。
锁模激光器中,锁模阈值和可调谐性能是衡量锁模激光器性能的两个重要指标。现有的锁模光纤激光器中由于光纤器件之间耦合带来的损耗,降低了有效增益带宽,提高了激光器的锁模阈值,减小了激光器的脉冲宽度及光谱调谐范围。因此,本领域亟需一种低锁模阈值的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于强度与相位共同调制的宇称时间对称锁模光纤激光器,解决目前现有的锁模光纤激光器的锁模阈值过高的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种锁模光纤激光器,所述激光器包括泵浦源以及依次连接的波分复用器、掺杂光纤、强度调制器、相位调制器、输出耦合器和光隔离器,并且所述波分复用器的另一端与所述光隔离器的另一端连接,形成环形腔;
所述泵浦源与所述环形腔中的所述波分复用器连接;
所述泵浦源用于发射泵浦光;所述波分复用器用于耦合所述泵浦源与所述光隔离器输出的光;所述掺杂光纤受所述波分复用器输出的光激发后发射激发光;所述强度调制器和所述相位调制器用于调制所述激发光;所述输出耦合器用于分光;所述光隔离器用于保证光单向传输;
当加载在所述强度调制器上的电压函数为偶函数,加载在所述相位调制器上的电压函数为奇函数时,所述强度调制器和所述相位调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件;所述宇称时间对称锁模器件对强度和相位进行同时调节。
可选的,还包括:
双通道函数发生器,分别与所述强度调制器和所述相位调制器连接,用于为所述强度调制器和所述相位调制器提供不同的电压函数信号,进而调谐锁模光纤激光器的脉冲宽度和光谱。
可选的,所述泵浦源、所述波分复用器、所述强度调制器、所述相位调制器、所述光隔离器和所述输出耦合器通过保偏光纤进行连接。
可选的,所述环形腔的腔长改变或者所述保偏光纤的弯折状态改变实现不同偏振态的激光锁模输出。
可选的,所述掺杂光纤采用激发波长为1550-1590nm的保偏掺铒光纤;
所述输出耦合器的比率为20/80或10/90。
可选的,所述泵浦源、所述波分复用器、所述强度调制器、所述相位调制器、所述光隔离器和所述输出耦合器的工作波长与所述掺杂光纤的激发波长一致。
一种锁模光纤激光器的调节方法,所述方法包括:
使泵浦源发出泵浦光;
利用波分复用器耦合所述泵浦光;
利用耦合后的所述泵浦光激发掺杂光纤,使所述掺杂光纤发射激发光;
在强度调制器上加载偶函数电压,在相位调制器上加载奇函数电压,使所述强度调制器和所述相位调制器形成宇称时间对称锁模器件;
利用所述宇称时间对称锁模器件对所述激发光进行强度调制和相位调制得到调制光;
所述调制光进入输出耦合器进行分光;所述调制光的一部分通过光隔离器,再次进入所述波分复用器进行耦合,所述调制光的另一部分由所述输出耦合器输出,产生锁模激光。
可选的,所述在强度调制器上加载偶函数电压,在相位调制器上加载奇函数电压,使所述强度调制器和所述相位调制器形成宇称时间对称锁模器件,具体包括:
采用双通道函数发生器生成电压函数信号作为外加信号驱动所述相位调制器和所述强度调制器;
同步调节双通道函数发生器,使加载在所述电光强度调制器上的函数为偶函数,加载在所述相位调制器上的函数为奇函数,此时两个调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件。
可选的,所述利用所述宇称时间对称锁模器件对所述激发光进行强度调制和相位调制得到调制光,具体包括:
通过调节所述双通道函数发生器加载在所述相位调制器和所述强度调制器上的函数信号,调节所述宇称时间对称锁模器件的调幅与调频的调制系数;
当调幅的调制系数大于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态,锁模脉冲单波长输出;当调幅的调制系数等于调频的调制系数时,锁模光纤激光器达到宇称时间对称破缺点,即宇称时间对称状态与宇称时间对称破缺状态的临界点;当调幅的调制系数小于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态,实现锁模激光双波长输出。
可选的,所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态时,光谱随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高,脉宽越宽;
所述锁模光纤激光器的光谱在处于宇称时间对称破缺点时发生畸变,向双波长输出光谱转化;
所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态时,双波长光谱同样随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高脉宽越宽。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明实施例提供的锁模光纤激光器,将相位调制器和强度调制器的组合器件作为宇称时间对称锁模器件,采用环形腔结构,将掺杂光纤和耦合器分别作为增益介质和输出器件。首先使加载在电光相位调制器上函数为偶函数,强度调制器上的函数为奇函数,从而使得强度调制器和相位调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件,从而降低锁模光纤激光器的锁模阈值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的锁模光纤激光器的结构示意图。
图2为本发明实施例二提供的锁模光纤激光器的调节方法的流程图。
符号说明:
1-泵浦源,2-波分复用器,3-掺杂光纤,4-强度调制器,5-相位调制器,6-输出耦合器,7-光隔离器,8-APC输出跳线头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于强度相位共同调制的宇称时间对称锁模光纤激光器,引入宇称时间对称锁模,采用强度调制器与相位调制器组合,构建一种简单可行的宇称时间对称锁模器件,并采用宇称时间对称锁模器件的增益和损耗来调节锁模光纤激光器的脉宽和光谱,由于宇称时间对称锁模器件是指强度调制器与相位调制器组合,它的增益与损耗指强度调制器与相位调制器的增益与损耗之和。利用可调的锁模器件实现对脉冲特性的调控,同时加入强度调制器与相位调制器,并调节强度调制器的调制频率和相位调制器的附加相位,与普通主动锁模光纤激光器相比,即单一调制器主动锁模光纤激光器的基础上,会降低谐振腔锁模阈值,同时调节强度调制器的调制频率和相位调制器的附加相位,可以实现调谐脉宽和光谱,解决目前现有的锁模光纤激光器的锁模阈值过高的问题。
2017年,美国A.K.Jahromi等人搭建了静态宇称时间对称全光纤耦合线形腔,针对宇称时间对称耦合腔和纯增益腔,分别通过计算和实验得到了不同耦合系数对应产生的激光阈值,发现宇称时间对称腔所对应的激光阈值相对较低。2018年,理论研究报道了耦合微环共振器在达到宇称时间对称破缺条件时,其脉冲宽度明显变窄,同时使等效增益变大。由此可见,将宇称时间对称作为一种平衡损耗的等效机制,引入锁模光纤激光器可以在降低锁模阈值的同时,可以调节脉宽和光谱。分别通过计算和实验得到了不同耦合系数对应产生的激光阈值,发现PT对称腔所对应的激光阈值相对较低。在PT对称器件中,脉冲可以看做是强度调制器产生的脉冲与频率调制器产生的脉冲的耦合脉冲,当调节调幅和调频的调制系数,使系统处于PT对称破缺状态时,脉冲能量会集中在其中一个脉冲(增益大的脉冲)中,甚至高于单一调制器产生的脉冲峰值,脉冲利用的腔内能量比更高。所以,可以在原本能量不足以产生锁模脉冲的泵浦功率下产生锁模脉冲,即降低了锁模阈值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一:
如图1所示,本发明实施例提供一种锁模光纤激光器,该激光器包括泵浦源1以及依次连接的波分复用器2、掺杂光纤3、强度调制器4、相位调制器5、输出耦合器6和光隔离器7,并且所述波分复用器2的另一端与所述光隔离器7的另一端连接,形成环形腔;
值得说明的是,本发明中所有的泵浦源1均为保偏泵浦源,所有的波分复用器2均为保偏波分复用器。
所述泵浦源1与所述环形腔中的所述波分复用器2连接;
所述泵浦源1用于发射泵浦光;所述波分复用器2用于耦合所述泵浦源1与所述光隔离器7输出的光;所述掺杂光纤3受所述波分复用器2输出的光激发后发射激发光;所述强度调制器4和所述相位调制器5用于调制所述激发光;所述输出耦合器6用于分光;所述光隔离器7用于保证光单向传输;
当加载在所述强度调制器4上的电压函数为偶函数,加载在所述相位调制器5上的电压函数为奇函数时,所述强度调制器4和所述相位调制器5作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件;所述宇称时间对称锁模器件对强度和相位进行同时调节。
具体的,泵浦源1与波分复用器2的反射端连接,波分复用器2的共用端与掺杂光纤3的一端连接,掺杂光纤3的另一端与强度调制器4的一端连接,强度调制器4的另一端与相位调制器5的一端连接,相位调制器5的另一端与与输出耦合器6的一端连接,输出耦合器6的另一端与光隔离器7的一端连接,光隔离器7的另一端与保偏波分复用器2的透射端连接,形成环形腔。
泵浦源1发出的泵浦光经过波分复用器2的反射端进入所述环形腔内,对掺杂光纤3进行泵浦;掺杂光纤3受激发射出的光经过强度调制器4进行调制,强度调制器4输出光进入相位调制器5进行调制,调制后激发光进入输出耦合器6进行分光,一部分激发光进入环形腔通过光隔离器7单向传输,再次进入掺杂光纤3放大,另一部分激发光由输出耦合器6输出,产生锁模激光。
需要说明的是,输出耦合器6一端还连接有APC输出跳线头8,APC输出跳线头8作为激光器的输出端。
本发明实施例提供的锁模光纤激光器还包括双通道函数发生器,双通道函数发生器分别与强度调制器4和相位调制器5连接,用于为强度调制器4和相位调制器5提供不同的电压函数信号,进而调谐锁模光纤激光器的脉冲宽度和光谱。
其中,强度调制器4为铌酸锂电光强度调制器,相位调制器5为铌酸锂电光相位调制器,本发明实施例中利用电光效应调制铌酸锂晶体电光调制器,其原理为:铌酸锂晶体在外加电场的作用下折射率发生变化,当光波经过铌酸锂晶体制作的波导时,光的传输特性因折射率的变化产生改变,采用双通道函数发生器生成函数信号作为铌酸锂晶体的外加信号驱动铌酸锂电光相位调制器和铌酸锂电光强度调制器。同步调节双通道函数发生器,使加载在铌酸锂电光强度调制器上的函数为偶函数,如余弦函数,加载在铌酸锂电光相位调制器上的函数为奇函数,如正弦函数,此时两个调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件。掺杂光纤3受激发射出的激发光经过上述宇称时间对称锁模器件进行调制,通过调节双通道函数发生器所加在铌酸锂晶体电光调制器上的函数信号,调节铌酸锂晶体电光调制器的调幅与调频的调制系数,例如在调幅系统中,调制系数是指:调制波的最大振幅与最小振幅之差对载波最大振幅与最小振幅之和的比,用百分数表示。特别的,当调幅的调制系数大于调频的调制系数时,系统处于宇称时间对称状态,锁模脉冲单波长输出;当调幅的调制系数等于调频的调制系数时,系统达到宇称时间对称破缺点,即宇称时间对称状态与宇称时间对称破缺状态的临界点;当调幅的调制系数小于调频的调制系数时,系统处于宇称时间对称破缺状态,实现锁模激光双波长输出。在系统处于单波长锁模输出区间时(即宇称时间对称状态),光谱随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高,脉宽越宽;系统的光谱在处于宇称时间对称破缺点时发生畸变,向双波长输出光谱转化;在系统处于双波长锁模输出区间时(即宇称时间对称破缺状态),双波长光谱同样随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高脉宽越宽。
此外,本发明实施例中的掺杂光纤3采用激发波长为1550-1590nm的保偏掺铒光纤;输出耦合器6的比率为20/80或10/90。且泵浦源1、波分复用器2、强度调制器4、相位调制器5、光隔离器7和输出耦合器6的工作波长与掺杂光纤3的激发波长一致。
在本实施例中采用能够产生1.5μm附近激发光的掺铒光纤,激发光的具体范围为1520-1580nm。另外,泵浦源1、保偏波分复用器2和输出耦合器6工作波长与掺杂光纤3的激发波长一致,具体为1550±20nm。当然还可以采用其他波长和其他掺杂介质的掺杂光纤,只要能够实现本发明中掺杂光纤的作用都在本发明的保护范围内。
需要特殊说明的是,泵浦源1、波分复用器2、强度调制器4、相位调制器5、光隔离器7和输出耦合器6相互之间均是通过保偏光纤进行连接。
作为一种可选的实施方式,本发明实施例中环形腔的腔长改变或者保偏光纤的弯折状态改变实现不同偏振态的激光锁模输出。
具体的,通过构建不同腔长的环形腔,例如采用不同长度的传输光纤(若加入单模光纤,则腔内损耗增大,若加长增益光纤,则腔内增益增大)或采用可变光延迟线(一种对光路长度进行精确调控的光学器件),或改变保偏光纤弯折状态,例如将保偏光纤环弯折成不同的大小(光纤弯折角度越大,传输损耗越大),可以调节腔内的增益损耗实现不同偏振态的激光锁模输出。
本发明实施例提供的锁模光纤激光器,将相位调制器5和强度调制器4的组合器件作为宇称时间对称锁模器件,采用环形腔结构,将半导体激光器、掺杂光纤和耦合器分别作为激光泵浦源、增益介质和输出器件;采用双通道函数发生器分别驱动铌酸锂电光相位调制器和强度调制器,并将其作为锁模器件串联接入激光谐振腔。首先同步调节双通道函数发生器,使加载在电光相位调制器上函数为偶函数,强度调制器上的函数为奇函数,通过自制的自动反馈伺服系统监测峰谷值,使奇函数的峰谷值大小实时相等,从而使系统自动处于宇称时间对称状态或宇称时间对称破缺状态;然后调节偏振控制器实现激光锁模输出。
实施例二:
如图2所示,本发明实施例提供一种锁模光纤激光器的调节方法,该方法使用上述实施例一提供的锁模光纤激光器实现,其具体步骤包括:
S1、使泵浦源1发出泵浦光;
S2、利用波分复用器2耦合所述泵浦光;
S3、利用耦合后的所述泵浦光激发掺杂光纤3,使所述掺杂光纤3发射激发光;
S4、在强度调制器4上加载偶函数电压,在相位调制器5上加载奇函数电压,使所述强度调制器4和所述相位调制器5形成宇称时间对称锁模器件;
具体的,本发明实施例中采用双通道函数发生器生成电压函数信号作为外加信号驱动所述相位调制器5和所述强度调制器4;
同步调节双通道函数发生器,使加载在所述电光强度调制器4上的函数为偶函数,加载在所述相位调制器5上的函数为奇函数,此时两个调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件。
S5、利用所述宇称时间对称锁模器件对所述激发光进行强度调制和相位调制得到调制光;
具体的,本发明实施例中通过调节所述双通道函数发生器加载在所述相位调制器5和所述强度调制器4上的函数信号,调节所述宇称时间对称锁模器件的调幅与调频的调制系数;
当调幅的调制系数大于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态,锁模脉冲单波长输出;当调幅的调制系数等于调频的调制系数时,锁模光纤激光器达到宇称时间对称破缺点,即宇称时间对称状态与宇称时间对称破缺状态的临界点;当调幅的调制系数小于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态,实现锁模激光双波长输出。
锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态时,光谱随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高,脉宽越宽;
锁模光纤激光器的光谱在处于宇称时间对称破缺点时发生畸变,向双波长输出光谱转化;
锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态时,双波长光谱同样随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高脉宽越宽。
S6、调制光进入输出耦合器6进行分光;所述调制光的一部分通过光隔离器7,再次进入所述波分复用器2进行耦合,所述调制光的另一部分由所述输出耦合器6输出,产生锁模激光。
本发明实施例提供的锁模光纤激光器的调节方法,将相位调制器5和强度调制器4的组合器件作为宇称时间对称锁模器件,采用环形腔结构。首先同步调节双通道函数发生器,使加载在电光相位调制器上函数为偶函数,强度调制器上的函数为奇函数,通过自制的自动反馈伺服系统监测峰谷值,使奇函数的峰谷值大小实时相等,从而使系统自动处于宇称时间对称状态或宇称时间对称破缺状态;然后调节偏振控制器实现激光锁模输出。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种锁模光纤激光器,其特征在于,所述激光器包括泵浦源以及依次连接的波分复用器、掺杂光纤、强度调制器、相位调制器、输出耦合器和光隔离器,并且所述波分复用器的另一端与所述光隔离器的另一端连接,形成环形腔;
所述泵浦源与所述环形腔中的所述波分复用器连接;
所述泵浦源用于发射泵浦光;所述波分复用器用于耦合所述泵浦源与所述光隔离器输出的光;所述掺杂光纤受所述波分复用器输出的光激发后发射激发光;所述强度调制器和所述相位调制器用于调制所述激发光;所述输出耦合器用于分光;所述光隔离器用于保证光单向传输;
当加载在所述强度调制器上的电压函数为偶函数,加载在所述相位调制器上的电压函数为奇函数时,所述强度调制器和所述相位调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件,从而降低锁模光纤激光器的锁模阈值;所述宇称时间对称锁模器件对强度和相位进行同时调节;
所述泵浦源、所述波分复用器、所述强度调制器、所述相位调制器、所述光隔离器和所述输出耦合器通过保偏光纤进行连接;所述环形腔的腔长改变或者所述保偏光纤的弯折状态改变实现不同偏振态的激光锁模输出;
所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态时,光谱随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高,脉宽越宽;
所述锁模光纤激光器的光谱在处于宇称时间对称破缺点时发生畸变,向双波长输出光谱转化;
所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态时,双波长光谱同样随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高脉宽越宽。
2.根据权利要求1所述的锁模光纤激光器,其特征在于,还包括:
双通道函数发生器,分别与所述强度调制器和所述相位调制器连接,用于为所述强度调制器和所述相位调制器提供不同的电压函数信号,进而调谐锁模光纤激光器的脉冲宽度和光谱。
3.根据权利要求1所述的锁模光纤激光器,其特征在于,
所述掺杂光纤采用激发波长为1550-1590nm的保偏掺铒光纤;
所述输出耦合器的比率为20/80或10/90。
4.根据权利要求1所述的锁模光纤激光器,其特征在于,
所述泵浦源、所述波分复用器、所述强度调制器、所述相位调制器、所述光隔离器和所述输出耦合器的工作波长与所述掺杂光纤的激发波长一致。
5.一种如权利要求1所述的锁模光纤激光器的调节方法,其特征在于,所述方法包括:
使泵浦源发出泵浦光;
利用波分复用器耦合所述泵浦光;
利用耦合后的所述泵浦光激发掺杂光纤,使所述掺杂光纤发射激发光;
在强度调制器上加载偶函数电压,在相位调制器上加载奇函数电压,使所述强度调制器和所述相位调制器形成宇称时间对称锁模器件;
利用所述宇称时间对称锁模器件对所述激发光进行强度调制和相位调制得到调制光;
所述调制光进入输出耦合器进行分光;所述调制光的一部分通过光隔离器,再次进入所述波分复用器进行耦合,所述调制光的另一部分由所述输出耦合器输出,产生锁模激光。
6.根据权利要求5所述的锁模光纤激光器的调节方法,其特征在于,所述在强度调制器上加载偶函数电压,在相位调制器上加载奇函数电压,使所述强度调制器和所述相位调制器形成宇称时间对称锁模器件,具体包括:
采用双通道函数发生器生成电压函数信号作为外加信号驱动所述相位调制器和所述强度调制器;
同步调节双通道函数发生器,使加载在电光强度调制器上的函数为偶函数,加载在所述相位调制器上的函数为奇函数,此时两个调制器作为一个整体形成宇称时间对称锁模器件。
7.根据权利要求6所述的锁模光纤激光器的调节方法,其特征在于,所述利用所述宇称时间对称锁模器件对所述激发光进行强度调制和相位调制得到调制光,具体包括:
通过调节所述双通道函数发生器加载在所述相位调制器和所述强度调制器上的函数信号,调节所述宇称时间对称锁模器件的调幅与调频的调制系数;
当调幅的调制系数大于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态,锁模脉冲单波长输出;当调幅的调制系数等于调频的调制系数时,锁模光纤激光器达到宇称时间对称破缺点,即宇称时间对称状态与宇称时间对称破缺状态的临界点;当调幅的调制系数小于调频的调制系数时,锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态,实现锁模激光双波长输出。
8.根据权利要求7所述的锁模光纤激光器的调节方法,其特征在于,
所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称状态时,光谱随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高,脉宽越宽;
所述锁模光纤激光器的光谱在处于宇称时间对称破缺点时发生畸变,向双波长输出光谱转化;
所述锁模光纤激光器处于宇称时间对称破缺状态时,双波长光谱同样随调频的调制系数增大产生偏移且脉宽变宽,调幅的调制系数与调频的调制系数的比值越大时,光谱偏移程度越高脉宽越宽。
CN202110423568.4A 2021-04-20 2021-04-20 一种锁模光纤激光器 Active CN113131322B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110423568.4A CN113131322B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种锁模光纤激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110423568.4A CN113131322B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种锁模光纤激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113131322A CN113131322A (zh) 2021-07-16
CN113131322B true CN113131322B (zh) 2022-05-03

Family

ID=76777870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110423568.4A Active CN113131322B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 一种锁模光纤激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113131322B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285521A (zh) * 1999-08-20 2001-02-28 株式会社藤仓 偏振波保持光纤及偏振波保持光纤部件
CN103633538A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 中国科学院半导体研究所 可控皮秒双波长光纤激光器
CN107732639A (zh) * 2017-10-26 2018-02-23 杨晓艳 一种可调锁模光纤激光器及脉冲激光产生方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212115A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 中国科学院半导体研究所 可调谐掺铒光纤环形腔激光器
US9531150B2 (en) * 2014-04-14 2016-12-27 Washington University Method and system for parity-time symmetric optics and nonreciprocal light transmission
US10415970B2 (en) * 2016-11-01 2019-09-17 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Rotation sensor, rotation sensing method, and applications
CN108649413B (zh) * 2018-05-15 2020-02-21 中国科学院半导体研究所 基于宇称-时间对称原理的光电振荡器
CN110233410B (zh) * 2019-06-20 2020-08-07 暨南大学 一种基于宇称-时间对称原理的光电振荡器、光纤系统以及集成光电系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285521A (zh) * 1999-08-20 2001-02-28 株式会社藤仓 偏振波保持光纤及偏振波保持光纤部件
CN103633538A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 中国科学院半导体研究所 可控皮秒双波长光纤激光器
CN107732639A (zh) * 2017-10-26 2018-02-23 杨晓艳 一种可调锁模光纤激光器及脉冲激光产生方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113131322A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3234429B2 (ja) モード同期レーザの動作安定化装置
KR100205052B1 (ko) 파장 가변형 모드록킹 광섬유 레이저
US20090003391A1 (en) Low-repetition-rate ring-cavity passively mode-locked fiber laser
WO2012112253A2 (en) Compact, coherent, and high brightness light sources for the mid and far ir
CN105244744B (zh) 一种利用电光晶体实现宽带载波包络偏频控制的光梳系统
US20040052276A1 (en) Multiple wavelength pulased source
Peng et al. Tunable and switchable multi-wavelength actively Q-switched fiber laser based on electro-optic modulator and an improved Sagnac filter
JP2016018124A (ja) 光周波数コム発生装置
Song et al. Switchable and tunable dual-wavelength ultrashort pulse generation in a passively mode-locked erbium-doped fiber ring laser
CN113131322B (zh) 一种锁模光纤激光器
Tan et al. A multi-wavelength Brillouin erbium fiber laser with double Brillouin frequency spacing and Q-switching characteristics
US7027471B2 (en) Fast wavelength-tunable laser system using Fabry-Perot laser diode
RU2566385C1 (ru) Волоконный источник однонаправленного одночастотного поляризованного лазерного излучения с пассивным сканированием частоты (варианты)
JP3183021B2 (ja) モード同期レーザ装置
CN211377170U (zh) 基于内腔相位调制器的非线性环形镜锁模光纤激光器
CN114039266B (zh) 一种基于全光纤结构滤波器的调q光纤激光器
CN107706732B (zh) 基于群速度匹配光子晶体光纤的主动锁模光纤激光器
Yang et al. Tunable single-longitudinal-mode fiber optical parametric oscillator with saturable-absorber-based auto-tracking filter
Zhao et al. Self-Oscillating Broadband Optical Frequency Comb Generation Using an EML-Based Optoelectronic Oscillator and a Recirculating Frequency Shifter
JPH06252476A (ja) モード同期リングレーザ装置
Ooi et al. High-power single-wavelength SOA-based fiber-ring laser with an optical modulator
WO2008144849A1 (en) A mode-locked laser
KR0160583B1 (ko) 파장가변형 솔리톤 광섬유 레이저
Fukuchi et al. Optical Frequency Comb Generation from a Bismuth-Based Mode-Locked Fiber Laser
Xing et al. Narrow linewidth polarizer-free 2.1 μm Ho-doped fiber laser with 45dB polarization extinction ratio

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant