CN103825174A - 一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器 - Google Patents

一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器 Download PDF

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Abstract

一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器、20:80耦合器、偏振控制器、石墨烯、光纤环形器和硅基微环组成，20:80光耦合器的输出端b和输出端c的输出光功率比例为20:80；光环形器的输出端e与带有尾纤的石墨烯连接；硅基微环呈双圆环8字型结构；掺铒光纤放大器、20:80耦合器的输入端a和输出端b、偏振控制器、光纤环形器的输入端d和输出端f、硅基微环的输入端g和输出端h通过光纤串联连接组成环路谐振腔；20:80光耦合器的输出端c为整个激光器的输出端口。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

一种基于石墨烯和硅基微环结构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，特别是一种基于石墨烯和硅基微环结构的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、超短脉冲的基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器。
本发明的技术方案：
一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器、20:80耦合器、偏振控制器、石墨烯、光纤环形器和硅基微环组成，所述20:80光耦合器的三个端口分别为输入端a、输出端b和输出端c，输出端b和输出端c的输出光功率比例为20:80；光环形器设有三个端口分别为输入端d、输出端e和输出端f，其中输出端e与带有尾纤的石墨烯连接；硅基微环呈双圆环8字型结构，并设有两个端口分别为输入端g、输出端h；掺铒光纤放大器、20:80耦合器的输入端a和输出端b、偏振控制器、光纤环形器的输入端d和输出端f、硅基微环的输入端g和输出端h通过光纤串联连接组成环路谐振腔；20:80光耦合器的输出端c为整个激光器的输出端口。
本发明的工作原理：：
    该被动锁模光纤激光器利用石墨烯实现被动锁模，产生超短脉冲。由无阈值的掺铒光纤放大器产生自发辐射的光，经过石墨烯后，脉冲幅度大的地方被反射，而幅度相对较小的地方被吸收，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，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.掺铒光纤放大器    2. 20:80光耦合器     3.偏振控制器   
4.石墨烯     5.光纤环形器    6. 硅基微环。
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：
一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器，如附图所示，由掺铒光纤放大器1、20:80耦合器2、偏振控制器3、石墨烯4、光纤环形器5和硅基微环6组成，所述20:80光耦合器2的三个端口分别为输入端a、输出端b和输出端c，输出端b和输出端c的输出光功率比例为20:80；光纤环形器5设有三个端口分别为输入端d、输出端e和输出端f，其中输出端e与带有尾纤的圆片形石墨烯4连接；硅基微环6呈双圆环8字型结构，并设有两个端口分别为输入端g、输出端h；掺铒光纤放大器1、20:80耦合器2的输入端a和输出端b、偏振控制器3、光纤环形器5的输入端d和输出端f、硅基微环6的输入端g和输出端h通过光纤串联连接组成环路谐振腔；20:80光耦合器2的输出端c为整个激光器的输出端口。
该实施例中，掺铒光纤放大器的型号为PTA5102；20:80光耦合器的型号为S/N 11050009609；偏振控制器所缠绕单模光纤长度为3米；石墨烯为自制，其半径为100纳米、厚度为1nm；光纤环形器的型号为FOC-1550-SM-0.25；硅基微环的半径为10微米。
该基于石墨烯的被动锁模光纤激光器利用石墨烯实现被动锁模，产生超短脉冲。由无阈值的掺铒光纤放大器产生自发辐射的光，经过石墨烯后，脉冲幅度大的地方被反射，而幅度相对较小的地方被吸收，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，周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲，加入硅基微环后，根据维纳效应，脉冲重复频率成倍提高。
从20:80光耦合器的c端口通过示波器和光谱仪多锁模脉冲和其光谱进行监测。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)

1.一种基于石墨烯和硅基微环结构的被动锁模光纤激光器，其特征在于：由掺铒光纤放大器、20:80耦合器、偏振控制器、石墨烯、光纤环形器和硅基微环组成，所述20:80光耦合器的三个端口分别为输入端a、输出端b和输出端c，输出端b和输出端c的输出光功率比例为20:80；光环形器设有三个端口分别为输入端d、输出端e和输出端f，其中输出端e与带有尾纤的石墨烯连接；硅基微环呈双圆环8字型结构，并设有两个端口分别为输入端g、输出端h；掺铒光纤放大器、20:80耦合器的输入端a和输出端b、偏振控制器、光纤环形器的输入端d和输出端f、硅基微环的输入端g和输出端h通过光纤串联连接组成环路谐振腔；20:80光耦合器的输出端c为整个激光器的输出端口。
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