CN103346462A - 一种基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器 - Google Patents

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潘洪刚
宋殿友
吕联荣
李鹏海
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一种基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器，由光衰减器、单模光纤、偏振控制器、50:50光耦合器、掺铒光纤放大器和20:80光耦合器组成，其通过光纤分别构成两个闭合回路并分别与50:50光耦合器的四个端口连接并呈“8”字腔型；20:80光耦合器有三个端口，其中输入端的e端口与掺铒光纤放大器的输出端连接，输出端的两个端口f、g的输出光功率比例为20:80，其中80%的f端口与50:50光耦合器的d端口连接并接在激光器腔内，20%的输出端口g作为整个激光器的输出。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

一种基于非线性光纤放大镜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光纤放大镜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光纤放大镜被动锁模光纤激光器。
本发明的技术方案：
一种基于非线性光纤放大镜型被动锁模光纤激光器，由光衰减器、单模光纤、偏振控制器、50:50光耦合器、掺铒光纤放大器和20:80光耦合器组成，其中光衰减器、单模光纤和偏振控制器通过光纤串联连接并构成闭合回路，掺铒光纤放大器和20:80光耦合器通过光纤串联连接并构成闭合回路，两个闭合回路分别与50:50光耦合器的四个端口连接并呈“8”字腔型；所述50:50光耦合器的四个端口分别为a、b、c、d，其中输入端的a端口通过光纤与偏振控制器连接、b端口通过光纤与光衰减器连接，输出端的c端口通过光纤与掺铒光纤放大器的输入端连接；所述20:80光耦合器设有三个端口分别为e、f、g，其中输入端的e端口通过光纤与掺铒光纤放大器的输出端连接，输出端的两个端口f、g的输出光功率比例为20:80，其中80%的f端口通过光纤与50:50光耦合器的d端口连接并接在激光器腔内，20%的输出端口g作为整个激光器的输出。
本发明的工作原理：：
     该基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器利用光衰减器和单模光纤产生的非线性光纤放大镜作为可饱和吸收体实现被动锁模，产生超短脉冲。由50:50耦合器进入右侧非线性光纤放大镜的两束光所经历的物理过程不相同:8字形光纤激光器中央的50:50藕合器，将起始的入射光场分成两部分幅值相同，但是传播方向相反光场，这种结构使一路光场刚进入环路的时候即被光衰减器衰减，但是另一路光场却只能在离开的时候才能被衰减，因此这两路光场在光纤激光器内部传输的过程中受到不同非线性相移，而且他们之间的相位差不是不同的，通常我们可以调节光衰减器的增益或者偏振控制器使脉冲峰值部分，两部分的相移差是                                                
Figure 2013102523095100002DEST_PATH_IMAGE001
那么当这部分能量经过耦合器时便可以被透射，而脉冲两侧处由于能量比较低，所以积累的相移比较少，从而被反射，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，从而产生可饱和吸收效应周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲。
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.光衰减器     2.单模光纤     3.偏振控制器   
4. 50:50光耦合器     5.掺铒光纤放大器     6. 20:80光耦合器组成。
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：
一种基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器，如附图所示，由光衰减器1、单模光纤2、偏振控制器3、50:50光耦合器4、掺铒光纤放大器5和20:80光耦合器6组成，其中光衰减器1、单模光纤2和偏振控制器3通过光纤串联连接并构成闭合回路，掺铒光纤放大器5和20:80光耦合器6通过光纤串联连接并构成闭合回路，两个闭合回路分别与50:50光耦合器4的四个端口连接并呈“8”字腔型；所述50:50光耦合器4的四个端口分别为a、b、c、d，其中输入端的a端口通过光纤与偏振控制器3连接、b端口通过光纤与光衰减器1连接，输出端的c端口通过光纤与掺铒光纤放大器5的输入端连接；所述20:80光耦合器6设有三个端口分别为e、f、g，其中输入端的e端口通过光纤与掺铒光纤放大器5的输出端连接，输出端的两个端口f、g的输出光功率比例为20:80，其中80%的f端口通过光纤与50:50光耦合器4的d端口连接并接在激光器腔内，20%的输出端口g作为整个激光器的输出。
该实施例中： 单模光纤的长度为30米；偏振控制器中单模光纤的长度为3米；50:50光耦合器的型号为SC-1550 50/50-0； 20:80光耦合器的型号为SC-1550-20/80-0；掺铒光纤放大器型号： X3200。
该实施例中，由50:50耦合器进入右侧非线性光纤放大镜的两束光所经历的物理过程不相同。基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器中央的50:50光藕合器，将起始的入射光场分成两部分幅值相同、但传播方向相反的光场，该结构使一路光场刚进入环路的时候即被光衰减器衰减，而另一路光场却在离开的时候才能被衰减，因此这两路光场在光纤激光器内部传输的过程中受到不同非线性相移，而且他们之间的相位差不是不同的。通常我们可以调节偏振控制器使脉冲峰值部分两部分的相移差是
Figure 853359DEST_PATH_IMAGE001
，则当这部分能量经过光耦合器时便可以被透射，而脉冲两侧处由于能量比较低，所以积累的相移比较少，从而被反射。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，从而使产生的可饱和吸收效应周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲。
我们从20:80光耦合器的g端口通过示波器和光谱仪多锁模进行监测，监测结果显示：谐波锁模重复频率可达到100MHz，而脉冲宽度可达到1ps,并能够在常温下正常工作。
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.基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：由光衰减器、单模光纤、偏振控制器、50:50光耦合器、掺铒光纤放大器和20:80光耦合器组成，其中光衰减器、单模光纤和偏振控制器通过光纤串联连接并构成闭合回路，掺铒光纤放大器和20:80光耦合器通过光纤串联连接并构成闭合回路，两个闭合回路分别与50:50光耦合器的四个端口连接并呈“8”字腔型；所述50:50光耦合器的四个端口分别为a、b、c、d，其中输入端的a端口通过光纤与偏振控制器连接、b端口通过光纤与光衰减器连接，输出端的c端口通过光纤与掺铒光纤放大器的输入端连接；所述20:80光耦合器设有三个端口分别为e、f、g，其中输入端的e端口通过光纤与掺铒光纤放大器的输出端连接，输出端的两个端口f、g的输出光功率比例为20:80，其中80%的f端口通过光纤与50:50光耦合器的d端口连接并接在激光器腔内，20%的输出端口g作为整个激光器的输出。
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