CN103050875A

CN103050875A - 保偏光纤激光器

Info

Publication number: CN103050875A
Application number: CN2013100208908A
Authority: CN
Inventors: 徐白; 董杰; 岳超瑜
Original assignee: SHENZHEN OULING LASER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN OULING LASER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种保偏光纤激光器，包括：由依次熔接的第一保偏光纤光栅、第一保偏光束分离器、保偏合束器、保偏双包层有源光纤、包层光剥离器、第二保偏光纤光栅构成的谐振腔，以及熔接在所述谐振腔输出端的保偏输出隔离器。本发明结构紧凑，系统工作稳定可靠，既可作为优秀的线偏振激光光源直接使用，也可作为信号种子光进行进一步放大。

Description

保偏光纤激光器

技术领域

本发明涉及激光器，尤其涉及保偏光纤激光器。

背景技术

线偏振激光在自由空间光通信领域有着广泛的运用，人们希望得到能够输出高功率、高质量、窄线宽的激光来满足激光领域的需要，因此能够实现窄线宽激光信号输出的光纤激光器越来越受到人们的关注，但是现有的激光器一般都采用长腔环形谐振腔结构，存在结构复杂，光束质量不够高的缺点。

如何提供一种结构简单、输出光束质量较高的全光纤结构的保偏光纤激光器是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种保偏光纤激光器，包括一谐振腔，以及连接在该谐振腔输出端的保偏输出隔离器，其中，谐振腔由依次熔接的第一保偏光纤光栅、第一保偏光束分离器、保偏合束器、保偏双包层有源光纤、包层光剥离器、第二保偏光纤光栅构成。

本技术方案还可以在保偏输出隔离器输出端连接第二保偏光束分离器。

本技术方案中，第一、第二保偏光纤光栅采用单模单包层光纤，滤除高阶模；所述保偏光束分离器的输出端通过第一模场适配器连接到保偏合束器；所述双包层保偏有源光纤通过第二模场适配器连接到包层光剥离器。

第一、第二保偏光束分离器（PBS）使用1×2结构，其中一只输出端空置。

所述保偏双包层有源光纤为单模或少模光纤。

第一保偏光纤光栅反射频率的线宽大于第二保偏光纤光栅的线宽，且将第二保偏光纤光栅的反射线宽完全覆盖。

所述的第一保偏光束分离器滤除光路中的快轴光或慢轴光，并且将正反方向传播的光整形为相应的线偏光输出。

本发明利用光纤光栅选择起振纵模（波长），获得线宽极窄的激光光谱，在谐振腔中加入保偏光束分离器（PBS）选择和保持高偏振消光比，选择出来的快/慢轴光子在谐振腔内损耗较小，可以充分利用有源增益介质的反转粒子而获得大增益，从而降低谐振腔的激射阈值，提高了输出激光的功率。同时光路中采用保偏器件和保偏光纤，保持所产生激光消光比的稳定。本发明具有结构简单紧凑，输出功率大，光谱线宽窄，光束质量好等特点。经长时间测试，该系统工作稳定可靠，既可作为优秀的线偏振激光光源直接使用，也可作为信号种子光进行进一步放大。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例提出的保偏光纤激光器，通过依次熔接的第一保偏光纤光栅1、第一保偏光束分离器2、保偏合束器4、保偏双包层有源光纤5、包层光剥离器7、第二保偏光纤光栅8构成谐振腔，谐振腔输出端再连接保偏输出隔离器9。保偏合束器4负责将泵浦光能量耦合至保偏双包层有源光纤5中，包层光剥离器7负责将包层中残余的泵浦光滤除，经该器件输出的激光不含泵浦光，具有优秀的单色性。保偏光隔离器9可以有效阻断反射光反射回腔内，如果将该型激光器作为种子光放大使用，该器件的存在就十分重要。同时该器件的功率承载能力与插入损耗直接决定最终输出激光的功率，需根据自己的需求进行选择。由于器件和光纤对接的限制，经谐振腔输出的激光偏振消光比（PER）会出现一定程度的下降，因此可以在保偏输出隔离器的尾端接入第二保偏光束分离器10，能有效的进一步提高最终输出激光的偏振消光比。本发明使用第一、第二保偏光纤光栅选择振荡纵模（波长），获得了线宽极窄的激光光谱，第一保偏光束分离器用于选择和保持高偏振方向，并使用保偏光纤和保偏器件保持主光路中激光消光比的稳定，以此获得了大功率、高偏振消光比、高光束质量的线偏振激光。

下面以慢轴工作、消除快轴偏振光为例，对本发明的结构和工作原理进行详细说明。

第一、第二保偏光纤光栅可以采用单模双包层光纤，从而与保偏双包层有源光纤相匹配，同时，第一保偏光纤光栅反射频率的线宽大于第二保偏光纤光栅的线宽，并且将第二保偏光纤光栅的反射线宽完全覆盖，这样通过谐振腔选模能够获得线宽极窄的激光输出。但是由于采用双包层光纤制作光栅成本较高，所以在本实施例中，第一、第二保偏光纤光栅均采用单模单包层光纤，滤除高阶模，保证激光的光束质量。并且第一保偏光纤光栅的反射率为99.9%，第二保偏光纤光栅的反射率为10%。第二保偏光纤光栅8可能对应两个窄线宽的反射峰，因此第一保偏光纤光栅1的反射线宽应大于第二保偏光纤光栅8的反射线宽并将其反射峰完全覆盖，这样能够保证最终输出激光具有极窄的光谱线宽。但是第一、第二保偏光纤光栅所用的光纤与保偏双包层有源光纤并不匹配，为减小谐振腔内损耗降低阈值，需在谐振腔内放置第一保偏模场适配器3和第二保偏模场适配器6，其中，保偏光束分离器的输出端通过第一模场适配器连接到保偏合束器，双包层保偏有源光纤通过第二模场适配器连接到包层光剥离器。需要指出的是，由于本发明采用的是驻波腔，因此第一、第二模场适配器必须都是双向可用的，否则会带来额外的腔内损耗或是降低输出光的偏振消光比。

第一、第二保偏光束分离器都采用1×2结构，其中一输出端空置。第一保偏光束分离器在谐振腔中负责维持高偏振消光比，由于本发明为驻波腔，因此第一保偏光束分离器对正反传播的光都能有效保持高消光比。它将主光路中与慢轴光正交的快轴光滤除出去，且将正反向传播的光都整形为慢轴线偏光输出，因此在第一保偏光束分离器的作用下，谐振腔内快轴方向的光全部被滤除而不能产生振荡增强，并且正反方向传播的光都能获得整形，以此获得了消光比稳定、良好的线偏振激光。第二保偏光束分离器可以提高偏振消光比，虽然会带来少量的功率损失，但对最终输出激光偏振消光比的提升是巨大的。通过实验，可以使最终输出激光的偏振消光比>24dB，激光功率的波动<5%。第一、第二保偏光束分离器的制作指标非常重要，对最终输出激光的参数有着决定性的影响，采用1×2结构能承载较大的光功率，也提高了最终输出的光功率。

本发明所采用的光纤均为保偏光纤，可以是单模保偏光纤也可以是少模保偏光纤。由于采用腔内内置的单模保偏光纤与少模保偏光纤的模场适配器（MFA），因此无须缠绕光纤也能保证优秀的光束质量。保偏合束器的输出端和包层光剥离器（Cladding Power Stripper—CPS）的输入端均采用保偏双包层无源光纤，与保偏双包层有源光纤匹配。同时第一、第二模场适配器也减少了腔内插损。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种保偏光纤激光器，其特征在于包括：由依次熔接的第一保偏光纤光栅、第一保偏光束分离器、保偏合束器、保偏双包层有源光纤、包层光剥离器、第二保偏光纤光栅构成的谐振腔，以及熔接在所述谐振腔输出端的保偏输出隔离器。

2. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：所述第一、第二保偏光纤光栅采用单模单包层光纤，滤除高阶模；所述保偏光束分离器的输出端通过第一模场适配器连接到保偏合束器；所述双包层保偏有源光纤通过第二模场适配器连接到包层光剥离器。

3. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：还包括连接在保偏输出隔离器输出端的第二保偏光束分离器。

4. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：所述第一、第二保偏光束分离器（PBS）使用1×2结构，其中一只输出端空置。

5. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：所述保偏双包层有源光纤为单模或少模光纤。

6. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：第一保偏光纤光栅反射频率的线宽大于第二保偏光纤光栅的线宽，且将第二保偏光纤光栅的反射线宽完全覆盖。

7. 如权利要求1所述的保偏光纤激光器，其特征在于：所述的第一保偏光束分离器滤除光路中的快轴光或慢轴光，并且将正反方向传播的光整形为相应的线偏光输出。