CN106410578B - 2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器 - Google Patents
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Abstract
2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,属于激光器制造技术领域,为解决现有光纤激光器调谐范围窄的问题,激光二极管泵浦源与掺铒光纤放大器相接,掺铒光纤放大器的输出端与波分复用器的a端相连,波分复用器的c端与掺铥光纤一端相连;掺铥光纤的另一端与隔离器的输出端相连,隔离器的输入端与宽带耦合器的d端相接,宽带耦合器的f端与单模光纤相连,偏振控制器A的一端与单模光纤相连,双折射器件的i端连接偏振控制器A的另一端,双折射器件的h端与起偏器的输出端相连,起偏器的输入端与偏振控制器B相连,波分复用器的b端与偏振控制器B相连共同更成环形腔结构;宽带耦合器的d端提供光反馈,e端进行2μm可调谐锁模激光输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,属于激光器制造技术领域,该激光器可应用于高功率脉冲激光种子源、遥感探测、中红外泵浦等诸多领域。
背景技术
锁模光纤激光器具有结构简单,输出能量高,散热优良,稳定性好等特点,已大量应用于工程制造之中。而运行在2μm波段波长可调谐锁模光纤激光器,因其在生物医学应用研究,光通信和光谱学等领域中的潜在应用,已渐渐受到人们的关注。
目前,国内外2μm波段可调谐锁模光纤激光器多采用793nm或1550nm半导体激光器泵浦掺铥或掺钬光纤,同时在腔内加入一定的锁模限定条件,如采用主动锁模器件或使用石墨烯、SESAM、碳纳米管、非线性效应等被动锁模技术来得到可调谐的锁模脉冲输出。传统的可调谐锁模方法,使用空间光耦合,而非全光纤结构,易受外界环境干扰,功率稳定性较差,波长调谐范围较窄。
由于2μm波段可调谐光纤激光器研制处于起步阶段,其调谐范围窄,稳定性差,严重限制了其在工程技术中的应用。因此,开发调谐范围宽,功率稳定性良好的2μm波段可调谐光纤激光器势在必行。
发明内容
本发明为了解决现有技术中2μm波段可调谐锁模光纤激光器的调谐范围窄,易受外界环境干扰的问题,提出了一种2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器。
本发明采取如下技术方案:
2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,其特征是,该激光器由激光二极管泵浦源、掺铒光纤放大器、1560/2000nm波分复用器、单包层掺铥光纤、隔离器、宽带耦合器、单模光纤、偏振控制器A、双折射器件、起偏器和偏振控制器B组成;激光二极管泵浦源与掺铒光纤放大器相接,掺铒光纤放大器的输出端与波分复用器的a端相连,波分复用器的c端与掺铥光纤一端相连;掺铥光纤的另一端与隔离器的输出端相连,隔离器的输入端与宽带耦合器的d端相接,宽带耦合器的f端与单模光纤的一端相连,偏振控制器A的一端与单模光纤的另一端相连,双折射器件的i端连接偏振控制器A的另一端,双折射器件的h端与起偏器的输出端相连,起偏器的输入端与偏振控制器B的一端相连,波分复用器的b端与偏振控制器B另一端相连共同更成环形腔结构;宽带耦合器的d端提供光反馈,e端进行2μm可调谐锁模激光输出。
激光二极管泵浦源的工作波长为1565nm。
双折射器件由环行器、一段保偏掺铥光纤、一段保偏光纤和第二环行器构成,环行器的g端口熔接一段保偏掺铥光纤和一段保偏光纤,保偏光纤的另一端接入第二环行器的x端口,第二环行器的y端口和z端口互相连接,用于构成反馈回路;第一环行器的h端口和i端口分别连接起偏器的输出端和偏振控制器A。
所述宽带耦合器的工作波段为2μm波段,分光比为90:10,第一输出端e为10%输出端,第二输出端d为90%输出端。
本发明的有益效果是:输出2μm波段双波长可调谐锁模光纤激光器,其单双脉冲光谱均可达到90nm的调谐范围,其重频3MHz,脉宽75ps,激光输出克服了现有2μm波段调谐锁模光纤激光器易受外界环境干扰、调谐范围窄的特点,同时本发明采用全光纤结构,损耗低、性能稳定、易于与光纤系统集成、成本较低,具有较高的性价比。
附图说明
图1为本发明2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器结构示意图。
图2为本发明所述的双折射器件结构示意图。
图3为本发明所述的单波长可调谐锁模激光输出光谱图。
图4为本发明所述的单脉冲序列图
图5为本发明所述的脉宽图。
图6为本发明所述的双波长可调谐锁模激光输出光谱图。
图7为本发明所述的双脉冲序列图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示,2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,其包括波长为1565nm的激光二极管泵浦源1、掺铒光纤放大器2、1560/2000nm波分复用器3(“/”表示“和”)、单包层掺铥光纤4、2μm波段的隔离器5、2μm波段的90:10宽带耦合器6、单模光纤7、偏振控制器A8、双折射器件9、起偏器10和偏振控制器B11。
激光二极管泵浦源1与掺铒光纤放大器2相接,经过放大器2后将泵浦功率最大放大到33dBm。掺铒光纤放大器2的输出端与波分复用器3的a端相连,将泵浦光注入到环形腔中。波分复用器3的c端与掺铥光纤4一端相连,产生2μm增益信号。掺铥光纤4的另一端与隔离器5的输出端相连,隔离器5用来保证激光器的背向运转。隔离器5的输入端与宽带耦合器6的d端相接,宽带耦合器6的f端与单模光纤7的一端相连,单模光纤7使得该激光器有足够的距离产生非线性偏振旋转效应。偏振控制器A8的一端与单模光纤7的另一端相连,双折射器件9的i端连接偏振控制器A8的另一端,双折射器件9有较强的双折射效应,可以有效提高该激光的调谐性能,双折射器件9的h端与起偏器10的输出端相连,起偏器10的输入端与偏振控制器B11的一端相连,波分复用器3的b端与偏振控制器B11另一端相连构成环形腔结构。
通过对偏振控制器A8和偏振控制器B11的调节,可实现单脉冲和双脉冲的调谐。
宽带耦合器6的d端为90%端,提供光反馈,宽带耦合器6的e端为10%端进行2μm可调谐锁模激光输出。
如图2所示,双折射器件9由环行器9-1、一段保偏掺铥光纤9-2、一段保偏光纤9-3和第二环行器9-4构成,第一环行器9-1的g端口熔接一段保偏掺铥光纤9-2和一段保偏光纤9-3,分别作为可饱和吸收体和双折射增强光纤,使激光器的调谐性能增强。保偏掺铥光纤9-2作为饱和吸收体提高激光波长和功率的稳定性。保偏光纤9-3的另一端接入第二环行器9-4的x端口,第二环行器9-4的y端口和z端口互相连接,用于构成反馈回路。第一环行器9-1的h端口和i端口分别连接起偏器10的输出端和偏振控制器A8。
如图3所示,泵浦功率设定在30dBm时,通过对偏振控制器A8和偏振控制器B11的调节,可以实现单脉冲94nm的调节。宽带耦合器6的e端采用2μm波段光纤光谱分析仪观测其谱型。
如图4所示,在单脉冲94nm的调节过程中,通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器,同时使用高速示波器观测其脉冲序列,可得到3MHz的脉冲输出。
如图5所示,在单脉冲94nm的调节过程中,通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器,同时使用高速示波器观测其脉宽,单脉冲脉宽为75ps。
如图6所示,泵浦功率设定在33dBm时,调节偏振控制器A8和偏振控制器B11,在不同偏振态下可得到调谐范围为87nm的双脉冲光谱输出,在宽带耦合器6的e端采用2μm波段光纤光谱分析仪观测其谱型。
如图7所示,在双脉冲的调谐过程中,通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器和高速示波器,也可以得到重复率为3MHz的脉冲序列。
Claims (3)
1.2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,其特征是,该激光器由激光二极管泵浦源(1)、掺铒光纤放大器(2)、1560/2000nm波分复用器(3)、单包层掺铥光纤(4)、2μm波段的隔离器(5)、宽带耦合器(6)、单模光纤(7)、偏振控制器A(8)、双折射器件(9)、起偏器(10)和偏振控制器B(11)组成;激光二极管泵浦源(1)与掺铒光纤放大器(2)相接,掺铒光纤放大器(2)的输出端与波分复用器(3)的a端相连,波分复用器(3)的c端与掺铥光纤(4)一端相连;掺铥光纤(4)的另一端与隔离器(5)的输出端相连,隔离器(5)的输入端与宽带耦合器(6)的d端相接,宽带耦合器(6)的f端与单模光纤(7)的一端相连,偏振控制器A(8)的一端与单模光纤(7)的另一端相连,双折射器件(9)的i端连接偏振控制器A(8)的另一端,双折射器件(9)的h端与起偏器(10)的输出端相连,起偏器(10)的输入端与偏振控制器B(11)的一端相连,波分复用器(3)的b端与偏振控制器B(11)另一端相连共同更成环形腔结构;宽带耦合器(6)的d端提供光反馈,e端进行2μm可调谐锁模激光输出;
双折射器件(9)由环行器(9-1)、一段保偏掺铥光纤(9-2)、一段保偏光纤(9-3)和第二环行器(9-4)构成,环行器(9-1)的g端口熔接一段保偏掺铥光纤(9-2)和一段保偏光纤(9-3),保偏光纤(9-3)的另一端接入第二环行器(9-4)的x端口,第二环行器(9-4)的y端口和z端口互相连接,用于构成反馈回路;第一环行器(9-1)的h端口和i端口分别连接起偏器(10)的输出端和偏振控制器A(8)。
2.根据权利要求1所述的2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,其特征在于,激光二极管泵浦源(1)的工作波长为1565nm。
3.根据权利要求1所述的2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器,其特征在于,所述宽带耦合器(6)的工作波段为2μm波段,分光比为90:10,第一输出端e为10%输出端,第二输出端d为90%输出端。
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