CN101771232B - 一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，包括反射式半导体可饱和吸收镜、非线性光学环形镜、第一偏振控制器、波分复用器以及第二偏振控制器，波分复用器的入射端连接一泵浦源，波分复用器的合波端依次通过掺杂光纤和第二偏振控制器与透射式半导体可饱和吸收镜连接，非线性光学环形镜包括由由单模光纤组成的非线性光学环及中央耦合器构成，中央耦合器的一路光纤与波分复用器连接，另一路光纤用作整个激光器的出射端，非线性光学环形镜中还包括可变光衰渐器，可变光衰渐器位于由单模光纤组成的非线性光学环的非对称的位置。本发明的透射比可调节，并当中央耦合比为0.5时，仍有激光输出，具有广阔的应用前景。

Description

一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种光纤激光器，具体涉及一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器。
背景技术
光纤激光器和传统的固体激光器相比，以其体积小、光-光转化效率高、稳定性高等诸多的优点而得到了广泛的研究。其中，尤其是可用于通讯的掺铒光纤激光器及用于激光加工的掺镱光纤激光器更是受到了人们的重视。
在掺铒光纤激光器和掺镱光纤激光器中σ腔的形式十分常见，在σ腔光纤激光器中，传统见到的结构是一边采用反射式半导体可饱和吸收镜(SESAM)，另一端采用非线性放大环形镜(NALM)或非线性光学环形镜(NOLM)。
在采用非线性光学环形镜(NOLM)的σ腔光纤激光器中，中央耦合比在一定的情况下，当采用非线性光学环形镜(NOLM)的一端输出一定的情况下，非线性光学环形镜(NOLM)的透射比将是一定的、是不可调节的，具体地，设中央耦合器的输出比为k，则此非线性光学环形镜(NOLM)的透射率将由下式决定：
TNOLM＝[1-2K(1-K)(1+cosδ)]
(1)
δ＝2π(1-2K)n2|Ain|2L/λ
(2)
其中：TNOLM    透射率
δ             非线性相移差；
尤其是当中央耦合比为0.5时，此时，传统σ腔超短脉冲光纤激光器的透射端将没有激光输出，原因是此时非线性光学环形镜(NOLM)的透射端没有激光输出(从式1和式2可看出)，此时，传统的σ腔超短脉冲光纤激光器就需要在激光腔中加入一个输出耦合器以保证激光输出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，其解决了背景技术中非线性光学环形镜(NOLM)的一端输出一定的情况下，透射比是一定的、是不可调节的以及当中央耦合比为0.5时，需要增加输出耦合器改善系统的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，包括反射式半导体可饱和吸收镜1、非线性光学环形镜2、设置于非线性光学环形镜2中的第一偏振控制器3、依次设置于反射式半导体可饱和吸收镜1与非线性光学环形镜2之间的波分复用器4以及第二偏振控制器5，所述波分复用器4的入射端连接一泵浦源6，所述波分复用器4的合波端依次通过掺杂光纤7和第二偏振控制器5与透射式半导体可饱和吸收镜1连接，所述非线性光学环形镜2包括由由单模光纤组成的非线性光学环21及中央耦合器23构成，所述中央耦合器23的一路光纤与波分复用器4连接，另一路光纤用作整个激光器的出射端，
其特殊之处在于：
所述非线性光学环形镜2中还包括可变光衰渐器22，所述可变光衰渐器22位于由单模光纤组成的非线性光学环21的非对称的位置。
上述掺杂光纤7为掺铒光纤或掺镱光纤，也可以为其它类掺杂光纤如铥、钬、钕、铒镱共掺、铥钬共掺光纤等。
上述第一偏振控制器3与第二偏振控制器5均为在线型偏振控制器或波片式偏振控制器或电动偏振控制器或其它偏振控制器。
上述泵浦源6以半导体泵浦源为佳。
本发明具有当该光纤激光器中的非线性光学环形镜(NOLM)的一端输出一定的情况下，透射比还可调节以及当中央耦合比为0.5时，不需要增加输出耦合器仍然有激光输出的优点。
附图说明
图1传统的σ腔超短脉冲光纤激光器结构示意图。
图2为本发明结构示意图。
图3中央耦合比为0.5时传统的σ腔超短脉冲光纤激光器结构示意图。
附图标号说明：1-反射式半导体可饱和吸收镜，2-非线性光学环形镜，21-非线性光学环，22-可变光衰减器，23-中央耦合器，3-第一偏振控制器，4-波分复用器，5-第二偏振控制器，6-泵浦源，7-掺杂光纤。
具体实施方式
本发明的结构中，设中央耦合器的输出比为k，可变光衰减器的透过率为h，经过计算得，改进型NOLM得透过率由下式决定：
TNOLM＝h[1-2k(1-k)·(1+δ)]    (3)
δ＝2π(1-k-hk)n2|Ain|2L/λ    (4)
其中：TNOLM    透射率
δ             非线性相移差
由(1)和(3)比较可见，在同样的中央耦合比及输入功率下和振荡波长下，传统的NOLM的透过率是一定的，而对于改进的NOLM，它的透过率在中央耦合比一定的情况下却可以通过改变可变衰减器的透过率来得到不同的透过率。
本专利在此种光纤激光器的NOLM中非对称的引入可变光衰减器，使得此种光纤激光器的输出耦合比在不改变中央耦合器耦合比的情况下具有可调节性。
具体参见图2，一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，包括反射式半导体可饱和吸收镜1、非线性光学环形镜2、设置于非线性光学环形镜2中的第一偏振控制器3、依次设置于反射式半导体可饱和吸收镜1与非线性光学环形镜2之间的波分复用器4以及第二偏振控制器5，波分复用器4的入射端连接一泵浦源6，波分复用器4的合波端依次通过掺杂光纤7和第二偏振控制器5与透射式半导体可饱和吸收镜1连接，非线性光学环形镜2包括由由单模光纤组成的非线性光学环21及中央耦合器23构成，中央耦合器23的一路光纤与波分复用器4连接，另一路光纤用作整个激光器的出射端，非线性光学环形镜2中还包括可变光衰渐器22，可变光衰渐器22位于由单模光纤组成的非线性光学环21的非对称的位置；掺杂光纤7为掺铒光纤或掺镱光纤，也可以为其它类掺杂光纤，如铥、钬、钕、铒镱共掺、铥钬共掺光纤等；第一偏振控制器3与第二偏振控制器5均为在线型偏振控制器或波片式偏振控制器或电动偏振控制器；泵浦源6为半导体泵浦源。
当传统的σ腔超短脉冲光纤激光器的中央耦合比为0.5时，此时，图1所示的传统σ腔超短脉冲光纤激光器的透射端将没有激光输出，原因是此时NOLM的透射端没有激光输出(可从式(1)(2)看出)，此时，传统的σ腔超短脉冲光纤激光器就需要在激光腔中加入一个输出耦合器以保证激光输出(如图3所示)。而对于本发明所述光纤激光器，即使中央耦合器23耦合比为0.5，因为可变衰减器24的存在，激光器仍然会有激光输出且透过率仍然可以调节，并不需要额外附加输出耦合器。
如图2所示，采用σ腔结构，半导体泵浦源输出光通过波分复用器4耦合进入掺杂光纤，经过波长转换产生的光通过反射式半导体可饱和吸收镜1被反射回来，反射回的光经波分复用器4的信号光端入射进非线性光学环形镜2的输入端，整个腔结构如图2所示。

Claims (4)

1.一种输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，包括反射式半导体可饱和吸收镜(1)、非线性光学环形镜(2)、设置于非线性光学环形镜(2)中的第一偏振控制器(3)、依次设置于反射式半导体可饱和吸收镜(1)与非线性光学环形镜(2)之间的波分复用器(4)以及第二偏振控制器(5)，所述波分复用器(4)的入射端连接一泵浦源(6)，所述波分复用器(4)的合波端依次通过掺杂光纤(7)和第二偏振控制器(5)与反射式半导体可饱和吸收镜(1)连接，所述非线性光学环形镜(2)包括单模光纤组成的非线性光学环(21)及中央耦合器(23)，所述中央耦合器(23)的一路光纤与波分复用器(4)连接，另一路光纤用作整个激光器的出射端，
其特征在于：
所述非线性光学环形镜(2)中还包括一个可变光衰减器(22)，所述可变光衰减器(22)和中央耦合器(23)位于由单模光纤组成的非线性光学环(21)的非对称的位置。
2.根据权利要求1所述输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述掺杂光纤(7)为“掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤、掺钬光纤、掺钕光纤、铒镱共掺光纤或铥钬共掺光纤。
3.根据权利要求1或2所述输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述第一偏振控制器(3)与第二偏振控制器(5)均为在线型偏振控制器或波片式偏振控制器或电动偏振控制器。
4.根据权利要求3所述输出率可变的σ腔超短脉冲光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源(6)为半导体泵浦源。
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