CN105633772A - 基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器 - Google Patents

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张巍巍
李丰
黄伟
陈神宝
杨立梅
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WUHU ANRUI LASER TECHNOLOGY CO., LTD.
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张巍巍
李芳�
黄伟
杨立梅
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Abstract

本发明揭示了一种基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，激光器设有激光合束器，所述激光合束器的第一合束连接端与第二偏振控制器连接，激光合束器的泵浦输入端与泵浦源的输入端相连接，激光合束器的第二合束连接端与有源光纤的一端相连接，所述有源光纤的另一端与耦合器的一端相熔接，所述耦合器的其中一个输出端与隔离器的输入端相连接，所述耦合器的另一端作为激光器的输出端，所述隔离器的输出端与单模光纤的一端相连接，所述单模光纤的另一端与第一偏振控制相连接，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器通过手性光纤光栅连接。本发明提出基于手性光纤光栅非线性偏振锁模可以使光纤激光器实现锁模运转，与其他的锁模方式相比，可以实现全光纤化，不需要外加透镜进行耦合，所以他们表现出更好的稳定性，结构紧凑，插入损耗低，效率高。

Description

基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器
技术领域
本发明属于激光技术领域，特别涉及一种基于手性光纤光栅的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器。
背景技术
目前，包层抽运技术是在20世纪80年代后期出现的，这一技术的出现使光纤激光器的功率水平有了巨大的提高，目前连续激光功率最高已达数十千瓦(IPG公司)。采用包层抽运技术构成的光纤激光器，其结构紧凑、效率高、可广泛应用于医学、激光测距、遥感技术、工业加工和参量振荡等，特别是要求使用高功率光源的众多领域。
对于许多应用来说，需要有高峰值功率的脉冲光源，锁模技术是获得高峰值功率的有效方法，锁模技术分为主动锁模、被动锁模、同步锁模及碰撞锁模等方式，这几种锁模方式中，被动锁模方式结构简单，成本较低，体积较小，易于设计和生产。
被动锁模激光器经过二十多年的发展，有各种锁模技术，例如，半导体可饱和吸收镜，单壁碳纳米管的，石墨烯等被用来生成锁模脉冲，所有这些都应该有一个机制，实现饱和吸收效应，使脉冲中心的经历的损耗比脉冲边缘小，但是由于需要引入非光纤化器件，无法实现全光纤化。非线性偏振旋转(NPR)可以简单有效地产生锁模脉冲，在高功率固态超短脉冲激光器的发展中具有举足轻重的地位，但是通常非线性偏振锁模器件很难与其他光纤器件有效融合，也无法完全实现光纤化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种基于手性光纤光栅非线性偏振锁模实现全光纤化的激光器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，激光器设有激光合束器，所述激光合束器的第一合束连接端与第二偏振控制器连接，激光合束器的泵浦输入端与泵浦源的输出端相连接，激光合束器的第二合束连接端与有源光纤的一端相连接，所述有源光纤的另一端与耦合器的一端相熔接，所述耦合器的其中一个输出端与隔离器的输入端相连接，所述耦合器的另一输出端作为激光器的输出端，所述隔离器的输出端与单模光纤的一端相连接，所述单模光纤的另一端与第一偏振控制相连接，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器通过手性光纤光栅连接。
所述手性光纤光栅为右旋双螺旋，凹陷波长在1064nm附近处，且周期短，截距均匀。
所述第一偏振控制器和第二偏振控制器为三环形偏振控制器。
所述泵浦源为980nm泵浦源。
所述有源光纤为掺镱双包层有源光纤。
所述耦合器为2:8耦合器，所述耦合器的80％输出端与隔离器8的输入端相连，所述耦合器的另一个输出端作为激光器的激光输出端。
本发明利用了被动锁模机制，既不需要外加电控装置，又不需要引入块状的光学器件，节约了生产成本，简化了结构。此脉冲激光器基于手性光纤光栅的非线性旋光效应实现锁模，采用了全光纤化的结构，没有引入任何块状器件，所以能够充分体现第三代激光器免维护的优势，且性能更加稳定，结构更加紧凑。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器结构示意图；
图2为手性光纤光栅圆偏振起偏机理示意图；
上述图中的标记均为：1、第一偏振控制器；2、手性光纤光栅；3、第二偏振控制器；4、泵浦源；5、激光合束器；6、有源光纤；7、耦合器；8、隔离器；9、单模光纤。
具体实施方式
本发明基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器包括第一偏振控制器1、手性光纤光栅2、第二偏振控制器3、泵浦源4、激光合束器5、有源光纤6、耦合器7、隔离器8和单模光纤9。其中第一偏振控制器1和第二偏振控制器3为三环形偏振控制器；所述泵浦源4为980nm泵浦源4；有源光纤6为掺镱双包层有源光纤6；耦合器7为2:8耦合器7；手性光纤光栅2为右旋双螺旋，凹陷波长在1064nm附近处，且周期短，截距均匀。
具体结构如图1所示，激光合束器5具有第一合束连接端、第二合束连接端和泵浦输入端，第一合束连接端与第二偏振控制器3相连接，泵浦输入端分别与泵浦源4的输出端相连接，第二合束连接端与有源光纤6的一端相连接，有源光纤6的另一端与耦合器7的一端相熔接，耦合器7的80％输出端与隔离器8的输入端相连，另一输出端作为基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器的激光输出端，隔离器8的输出端与单模光纤9的一端相连，单模光纤9的另一端与第一偏振控制相连，第一偏振控制器1和第二偏振控制器3通过手性光纤光栅2连接起来，所有器件连接后构成一个环形腔。当泵浦源4泵入泵浦光，双包层有源光纤6吸收泵浦光后发生自发辐射，满足谐振条件的自发辐射在多次运行之后会得到放大，当光强增加到一定程度，由于手性光纤光栅2的非线性作用会产生模式锁定，最后实现脉冲输出。
本发明的工作原理如下：
泵浦光泵入掺镱双包层有源光纤6后，在掺镱双包层有源光纤6中自发辐射，辐射光经过隔离器8、单模光纤9后进入偏振控制器后转化为线偏光，线偏光经过手性光纤光栅2时转化为左旋偏振光和右旋偏振光，在手性光纤传输的过程中芯层的右旋偏振光和包层中的左旋偏振光发生耦合，致使芯层的右旋偏振光的能量向包层中左旋偏振模式输送，最后纤芯中仅存左旋偏振光，左旋偏振光进入单模光纤9，受光纤中的非线性效应影响，主要有自相位调制和交叉相位调制，最后转化为椭圆偏振或者线偏光，通过调节偏振控制器，使合适的偏振状态的光再次进入掺镱双包层有源光纤6进行放大。循环多次以后，脉冲不同强度部分积累不同的相移，也就演化成不同的偏振态，不同的偏振态在经历第二个偏振控制器时损耗也不相同，通过调节偏振控制器，可以实现与强度相关损耗，类似可饱和吸收效应，进而实现锁模脉冲窄化，形成超短脉冲。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：激光器设有激光合束器，所述激光合束器的第一合束连接端与第二偏振控制器连接，激光合束器的泵浦输入端与泵浦源的输出端相连接，激光合束器的第二合束连接端与有源光纤的一端相连接，所述有源光纤的另一端与耦合器的一端相熔接，所述耦合器的其中一个输出端与隔离器的输入端相连接，所述耦合器的另一输出端作为激光器的输出端，所述隔离器的输出端与单模光纤的一端相连接，所述单模光纤的另一端与第一偏振控制相连接，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器通过手性光纤光栅连接。
2.根据权利要求1所述的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：所述手性光纤光栅为右旋双螺旋，凹陷波长在1064nm附近处，且周期短，截距均匀。
3.根据权利要求1所述的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：所述第一偏振控制器和第二偏振控制器为三环形偏振控制器。
4.根据权利要求1所述的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源为980nm泵浦源。
5.根据权利要求1所述的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：所述有源光纤为掺镱双包层有源光纤。
6.根据权利要求1所述的基于手性光纤光栅的全光纤化锁模光纤激光器，其特征在于：所述耦合器为2:8耦合器，所述耦合器的80％输出端与隔离器8的输入端相连，所述耦合器的另一个输出端作为激光器的激光输出端。
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