CN104377541A - 多波长可调谐调q光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多波长可调谐调Q光纤激光器，包括带有尾纤的半导体激光器、波分复用器、单模的掺铒光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤偏振控制器和调谐装置，其特征是：调谐装置中聚二甲基硅氧烷膜厚度为2～3mm，拉锥光纤锥区直径为4～10μm，长度为0.5～2cm，拉锥光纤放置在MgF2衬底上，单层石墨烯薄膜和聚二甲基硅氧烷膜依次覆盖在拉锥光纤的锥区上；或者调谐装置由拉锥光纤和固化物组成，其中固化物是石墨烯与聚二甲基硅氧烷以1:2500-5000的质量比均匀混合后固化而成，拉锥光纤的锥区被包裹在固化物中。本发明结构紧凑，可多波长输出，波长可调谐，输出脉冲能量高，室温下稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种多波长可调谐调Q光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。
背景技术
多波长可调谐的调Q光纤激光器在材料处理、光纤传感、测量、医学诊断以及通信当中有着广泛的应用。调Q光纤激光器常通过在结构中引入可饱和吸收器件实现调Q，如最普遍使用的半导体饱和吸收镜(SESAM)，通过调节可饱和吸收体厚度进而改变SESAM调制深度和工作波段。但使用时需要依据激光器工作波长进行定制，且其造价昂贵、制作复杂、可饱和吸收带宽较窄。因此，输出可调谐波长范围也受到限制。相比而言，碳纳米管(CNT)更具优势，作为饱和吸收器件，其具有造价低、制作简单、可饱和吸收强度低等特点，但其工作波长与碳纳米管直径相关，使用中需将不同直径碳纳米管混合来达到较宽的可饱和吸收范围。另外，碳纳米管非饱和吸收损耗也较大，也具有较低的热损耗值，使其在实际应用中受到一定限制。
早期在实现多波长可调谐调Q光纤激光器时常采用非光纤结构的调谐装置，如法布里干涉滤波器，虽然调谐范围较大，但较大的耦合损耗以及精细的调节要求使其在实际应用中受到较大的限制。而后使用的布拉格光纤光栅，其实际上是一种光纤结构的窄带滤波器，虽然具有较低耦合损耗，但输出波长调谐范围较窄，调节过程中需要通过外力改变光栅周期，且易受外界温度影响。利用非线性偏振效应(NPR)也可实现调Q脉冲的输出及调谐，但其在使用中易受到环境干扰而导致输出不稳定，输出信噪比也较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服目前多波长可调谐调Q光纤激光器制作复杂、不稳定、调谐难度大以及成本高的问题，提供一种可以实现一个及多个波长稳定输出的多波长可调谐调Q光纤激光器。其技术方案为：
一种多波长可调谐调Q光纤激光器，包括带有尾纤的半导体激光器、波分复用器、单模的掺铒光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤偏振控制器和调谐装置，其中光纤耦合器采用1×2光纤耦合器，工作波段为1550nm波段，两个输出端口的分光耦合比为9:1；半导体激光器的尾纤与波分复用器的泵浦端相接，波分复用器的输出端经掺铒光纤接光纤隔离器的输出端，光纤隔离器的输入端与光纤耦合器分光耦合比为9的端口相接，光纤耦合器分光耦合比为1的端口为激光输出端，光纤耦合器的输入端经光纤偏振控制器接调谐装置，调谐装置的另一端与波分复用器的信号端相接形成闭合环形腔，其特征在于：调谐装置由MgF2衬底、单层石墨烯薄膜、聚二甲基硅氧烷膜和拉锥光纤组成，其中聚二甲基硅氧烷膜厚度为2～3mm，拉锥光纤的锥区直径为4～10μm，长度为0.5～2cm，拉锥光纤放置在MgF2衬底上，单层石墨烯薄膜和聚二甲基硅氧烷膜依次覆盖在拉锥光纤的锥区上。
所述的多波长可调谐调Q光纤激光器，半导体激光器为光纤耦合输出半导体激光器，输出波长为980nm，波分复用器采用980/1550nm光纤波分复用器，光纤隔离器工作波段为1550nm波段。
本发明目的还可以通过以下方案实现：一种多波长可调谐调Q光纤激光器，包括带有尾纤的半导体激光器、波分复用器、单模的掺铒光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤偏振控制器和调谐装置，其中光纤耦合器采用1×2光纤耦合器，工作波段为1550nm波段，两个输出端口的分光耦合比为9:1；半导体激光器的尾纤与波分复用器的泵浦端相接，波分复用器的输出端经掺铒光纤接光纤隔离器的输出端，光纤隔离器的输入端与光纤耦合器分光耦合比为9的端口相接，光纤耦合器分光耦合比为1的端口为激光输出端，光纤耦合器的输入端经光纤偏振控制器接调谐装置，调谐装置的另一端与波分复用器的信号端相接形成闭合环形腔，其特征在于：调谐装置由拉锥光纤和固化物组成，其中固化物是石墨烯与聚二甲基硅氧烷以1:2500-5000的质量比均匀混合后固化而成，拉锥光纤的锥区直径为4～10μm，长度为0.5～2cm，拉锥光纤的锥区被包裹在固化物中。
所述的多波长可调谐调Q光纤激光器，半导体激光器为光纤耦合输出半导体激光器，输出波长为980nm，波分复用器采用980/1550nm光纤波分复用器，光纤隔离器工作波段为1550nm波段。
其工作原理为：该发明通过在光纤环形腔内引入调谐装置，由于拉锥光纤的锥区对光场限制作用减弱，有部分光场将沿锥区光纤表面附近传播，进而与覆盖其上的可饱和吸收体石墨烯作用，产生可饱和吸收效应。折射率较低的MgF2衬底和聚二甲基硅氧烷膜保证了拉锥光纤锥区倏逝场的有效传播,且聚二甲基硅氧烷所施加的压力也保证了倏逝场与石墨烯的有效接触。调谐装置的调制深度与倏逝场内石墨烯层数以及石墨烯覆盖锥区长度相关，倏逝场内石墨烯层数越多，作用距离越短，则调谐装置调制深度越低。石墨烯对于不同偏振态的传播光具有不同的可饱和吸收强度。通过调节偏振控制器改变传输光偏振态，进而改变腔内偏振相关损耗，使光纤激光器工作于调Q状态。同时，由于拉锥光纤锥区内部和光纤表面传播光所经过介质折射率存在差异，在锥区另一端汇合时，两光场间产生了一定的相位差，进而发生干涉，其效果等效于一个多波长干涉滤波器。所以，调节光纤偏振控制器同时也可以使由滤波器限制的不同激光波长工作于不同的偏振状态，进而消除增益展宽导致的竞争，实现多个激光波长的稳定输出，并且通过增益展宽效应和偏振烧孔效应相结合，可以实现不同激光波长和波长组合的输出。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、利用拉锥光纤的干涉滤波效应，结合偏振烧孔效应，实现多波长输出；
2、利用石墨烯与拉锥光纤的接触产生调Q作用的同时，也因为石墨烯对偏振敏感，通过偏振状态调节实现了输出波长的可调谐。因此调谐装置既作为可饱和吸收体使用，同时配合偏振控制器也具有多波长滤波器和波长调谐器件的功能，大大简化了系统，并且具有调谐简单，输出稳定的优点；
3、本发明结构简单，成本较低，稳定性好，调谐简单，与同类技术相比，调谐简易、范围大，输出稳定，并且可以方便的将该技术引申至其他掺杂的光纤激光器。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例中调谐装置采用第一种技术方案的结构示意图。
图3为调谐装置采用第一种技术方案本发明在不同调节状态下输出的一组激光光谱图。
图4为调谐装置采用第一种技术方案本发明在调节泵浦功率时的调Q输出脉冲。
图5为图1所示实施例中调谐装置采用第二种技术方案的结构示意图。
图中：1、导体激光器 2、波分复用器 3、掺铒光纤 4、光纤隔离器 5、光纤耦合器 6、光纤偏振控制器 7、调谐装置 8、MgF2衬底 9、单层石墨烯薄膜 10、聚二甲基硅氧烷膜 11、拉锥光纤 12、固化物
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
在图1-2所示的实施例中：半导体激光器1为光纤耦合输出半导体激光器，输出波长为980nm，波分复用器2采用980/1550nm光纤波分复用器，光纤隔离器4工作波段为1550nm波段，光纤耦合器5采用1×2光纤耦合器，工作波段为1550nm波段，两个输出端口的分光耦合比为9:1。调谐装置7由MgF2衬底8、单层石墨烯薄膜9、聚二甲基硅氧烷膜10和拉锥光纤11组成，其中聚二甲基硅氧烷膜10厚度为2～3mm，拉锥光纤11的锥区直径为8μm，长度为1cm，拉锥光纤11放置在MgF2衬底8上，单层石墨烯薄膜9和聚二甲基硅氧烷膜10依次覆盖在拉锥光纤11的锥区上。半导体激光器1的尾纤与波分复用器2的泵浦端相接，波分复用器2的输出端经掺铒光纤3接光纤隔离器4的输出端，光纤隔离器4的输入端与光纤耦合器5分光耦合比为9的端口相接，光纤耦合器5分光耦合比为1的端口为激光输出端，光纤耦合器5的输入端依次经光纤偏振控制器6和拉锥光纤11与波分复用器2的信号端相接形成闭合环形腔。
在图3所示的实施例中：调节光纤偏振控制器6，由于石墨烯的可饱和吸收效应和偏振相关饱和吸收，使光纤激光器工作于调Q状态。拉锥光纤11的作用相当于干涉滤波器，通过仔细调节腔内的光纤偏振控制器6，使由滤波器限制的不同激光波长工作于不同的偏振状态，即产生偏振烧孔效应，可以消除增益均匀展宽导致的波长间的竞争。并且通过对偏振态的控制改变，配合增益展宽效应，可以使输出的波长可调谐。图3(a)到(e)均为通过调节光纤偏振控制器6实现的单个激光波长输出，波长分别为1563.4nm,1558.9nm,1557.2nm,1556.3nm,1554.6nm；图3(f)到(h)实现两个波长输出，分别为1550.7nm和1556.8nm，1550.1nm和1564.7nm，1553.5nm和1567.1nm；；图3(i)实现了1549.4nm、1557.9nm和1564.4nm三个波长输出；这些不同输出状态均为通过调节光纤偏振控制器6获得的，可以看出，该发明利用调谐装置引入的可饱和吸收效应和偏振相关吸收损耗，可以获得1-3个波长的调Q脉冲输出，并且输出激光波长可实现调谐。
在图4所示的实施例中：通过提高泵浦输入功率、调节光纤偏振控制器6，使光纤激光器工作于调Q状态。此时，在数字示波器上可观察到调Q脉冲，图4所示脉冲重复频率约为20KHz。
在图5所示调谐装置的另一实施例中：调谐装置7由拉锥光纤11和固化物12组成，其中固化物12是石墨烯与聚二甲基硅氧烷以1:4000的质量比均匀混合后固化而成，拉锥光纤11的锥区直径为4μm，长度为2cm，拉锥光纤11的锥区被包裹在固化物12中。
Claims (4)
1.一种多波长可调谐调Q光纤激光器，包括带有尾纤的半导体激光器(1)、波分复用器(2)、单模的掺铒光纤(3)、光纤隔离器(4)、光纤耦合器(5)、光纤偏振控制器(6)和调谐装置(7)，其中光纤耦合器(5)采用1×2光纤耦合器，工作波段为1550nm波段，两个输出端口的分光耦合比为9:1；半导体激光器(1)的尾纤与波分复用器(2)的泵浦端相接，波分复用器(2)的输出端经掺铒光纤(3)接光纤隔离器(4)的输出端，光纤隔离器(4)的输入端与光纤耦合器(5)分光耦合比为9的端口相接，光纤耦合器(5)分光耦合比为1的端口为激光输出端，光纤耦合器(5)的输入端经光纤偏振控制器(6)接调谐装置(7)，调谐装置(7)的另一端与波分复用器(2)的信号端相接形成闭合环形腔，其特征在于：调谐装置(7)由MgF2衬底(8)、单层石墨烯薄膜(9)、聚二甲基硅氧烷膜(10)和拉锥光纤(11)组成，其中聚二甲基硅氧烷膜(10)厚度为2～3mm，拉锥光纤(11)的锥区直径为4～10μm，长度为0.5～2cm，拉锥光纤(11)放置在MgF2衬底(8)上，单层石墨烯薄膜(9)和聚二甲基硅氧烷膜(10)依次覆盖在拉锥光纤(11)的锥区上。
2.根据权利要求1所述的多波长可调谐调Q光纤激光器，其特征在于：半导体激光器(1)为光纤耦合输出半导体激光器，输出波长为980nm，波分复用器(2)采用980/1550nm光纤波分复用器，光纤隔离器(4)工作波段为1550nm波段。
3.一种多波长可调谐调Q光纤激光器，包括带有尾纤的半导体激光器(1)、波分复用器(2)、单模的掺铒光纤(3)、光纤隔离器(4)、光纤耦合器(5)、光纤偏振控制器(6)和调谐装置(7)，其中光纤耦合器(5)采用1×2光纤耦合器，工作波段为1550nm波段，两个输出端口的分光耦合比为9:1；半导体激光器(1)的尾纤与波分复用器(2)的泵浦端相接，波分复用器(2)的输出端经掺铒光纤(3)接光纤隔离器(4)的输出端，光纤隔离器(4)的输入端与光纤耦合器(5)分光耦合比为9的端口相接，光纤耦合器(5)分光耦合比为1的端口为激光输出端，光纤耦合器(5)的输入端经光纤偏振控制器(6)接调谐装置(7)，调谐装置(7)的另一端与波分复用器(2)的信号端相接形成闭合环形腔，其特征在于：调谐装置(7)由拉锥光纤(11)和固化物(12)组成，其中固化物(12)是石墨烯与聚二甲基硅氧烷以1:2500-5000的质量比均匀混合后固化而成，拉锥光纤(11)的锥区直径为4～10μm，长度为0.5～2cm，拉锥光纤(11)的锥区被包裹在固化物(12)中。
4.根据权利要求3所述的多波长可调谐调Q光纤激光器，其特征在于：半导体激光器(1)为光纤耦合输出半导体激光器，输出波长为980nm，波分复用器(2)采用980/1550nm光纤波分复用器，光纤隔离器(4)工作波段为1550nm波段。
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|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633788A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-01 | 电子科技大学 | 一种基于石墨烯调q的脉冲型光纤窄线宽激光器 |
| CN105870769A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-17 | 西北大学 | 一种基于石墨烯电光调制的主动调q光纤激光器 |
| CN106129786A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-11-16 | 电子科技大学 | 基于拉锥光纤的可调谐双波长锁模光纤激光器 |
| CN106654832A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 南开大学 | 基于石墨烯的双波长同步调q光纤激光器 |
| CN107104351A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-08-29 | 西北大学 | 一种黑磷可饱和吸收体及基于黑磷可饱和吸收体的激光器 |
| WO2019056722A1 (zh) * | 2017-09-19 | 2019-03-28 | 深圳市太赫兹科技创新研究院 | 光纤激光器 |
| CN109787078A (zh) * | 2017-11-13 | 2019-05-21 | 天津理工大学 | 一种基于硅氧烷的被动调q光纤激光器 |
| CN114966976A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-30 | 南京邮电大学 | 一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102439802A (zh) * | 2009-04-13 | 2012-05-02 | 新加坡国立大学 | 基于石墨烯的可饱和吸收体器件和方法 |
| WO2013184072A1 (en) * | 2012-06-06 | 2013-12-12 | National University Of Singapore | Gate-tunable graphene-ferroelectric hybrid structure for photonics and plasmonics |
| CN103972773A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-06 | 厦门大学 | 基于拓扑绝缘体的被动调q光纤激光器 |
-
2014
- 2014-11-19 CN CN201410660744.6A patent/CN104377541B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102439802A (zh) * | 2009-04-13 | 2012-05-02 | 新加坡国立大学 | 基于石墨烯的可饱和吸收体器件和方法 |
| WO2013184072A1 (en) * | 2012-06-06 | 2013-12-12 | National University Of Singapore | Gate-tunable graphene-ferroelectric hybrid structure for photonics and plasmonics |
| CN103972773A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-06 | 厦门大学 | 基于拓扑绝缘体的被动调q光纤激光器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王金章等: "基于石墨烯可饱和吸收体的脉冲光纤激光器研究进展", 《厦门大学学报》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633788A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-01 | 电子科技大学 | 一种基于石墨烯调q的脉冲型光纤窄线宽激光器 |
| CN105870769A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-17 | 西北大学 | 一种基于石墨烯电光调制的主动调q光纤激光器 |
| CN105870769B (zh) * | 2016-06-12 | 2018-10-12 | 西北大学 | 一种基于石墨烯电光调制的主动调q光纤激光器 |
| CN106129786A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-11-16 | 电子科技大学 | 基于拉锥光纤的可调谐双波长锁模光纤激光器 |
| CN106654832A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 南开大学 | 基于石墨烯的双波长同步调q光纤激光器 |
| CN107104351A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-08-29 | 西北大学 | 一种黑磷可饱和吸收体及基于黑磷可饱和吸收体的激光器 |
| WO2019056722A1 (zh) * | 2017-09-19 | 2019-03-28 | 深圳市太赫兹科技创新研究院 | 光纤激光器 |
| CN109787078A (zh) * | 2017-11-13 | 2019-05-21 | 天津理工大学 | 一种基于硅氧烷的被动调q光纤激光器 |
| CN114966976A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-30 | 南京邮电大学 | 一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器 |
| CN114966976B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-07-11 | 南京邮电大学 | 一种微环谐振器复合面状氧化石墨烯膜的锁模光纤激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Granted publication date: 20171027 Termination date: 20181119 |