CN107681421A - 一种主被动锁模光纤激光器 - Google Patents

一种主被动锁模光纤激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN107681421A
CN107681421A CN201710913916.XA CN201710913916A CN107681421A CN 107681421 A CN107681421 A CN 107681421A CN 201710913916 A CN201710913916 A CN 201710913916A CN 107681421 A CN107681421 A CN 107681421A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
mode
electrooptic modulator
ports
mode fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710913916.XA
Other languages
English (en)
Inventor
潘洪刚
张爱玲
张楷亮
王洛欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN201710913916.XA priority Critical patent/CN107681421A/zh
Publication of CN107681421A publication Critical patent/CN107681421A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1109—Active mode locking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种主被动锁模光纤激光器，属于光纤通信和光电子技术领域，由掺铒光纤放大器、偏振控制器、信号发生器、电光调制器、可调滤波器、可调光纤延时线、20:80光纤耦合器组成；电光调制器由氧化硅衬底、单模光纤、二维黑磷纳米薄片、ITO电极组成，所述电光调制器由氧化硅衬底、单模光纤、二维黑磷纳米薄片、ITO电极组成，电光调制的氧化硅基底上设有卡槽，单模光纤设置在该卡槽中，所述单模光纤上开设有使单模光纤芯层裸露的凹槽，裸露的光纤芯层的上方为二维黑磷纳米薄片，二维黑磷纳米薄片连接第一ITO电极和第二ITO电极。本发明电光调制器有两个功能，除了对输入信号进行调制，也可以作为可饱和吸收体，窄化脉冲。

Description

一种主被动锁模光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤通信和光电子技术领域，特别是一种主被动锁模光纤激光器背景技术
光纤激光器具有光束质量好、效率高、稳定性好、结构紧凑、成本低廉、易于散热、易于实现高功率、易维护多种特点，受到人们的广泛关注。尤其是具有高光束质量、高输出功率、高稳定性的调、锁模脉冲光纤激光器，在生物医疗、激光通信、激光测距、激光武器、激光加工等多种领域有着广阔的应用前景。在现代众多的应用领域，特别是光学频率梳和光纤授时领域中，需要低时域抖动、高重复频率的飞秒脉冲。锁模技术可以实现高峰值功率的飞秒或皮秒量级的脉冲输出，锁模机制主要包括主动锁模、被动锁模以及主被动混合锁模三种。主动锁模可以提供较高的重复频率，被动锁模可以提供较窄的脉冲，而主被动联合锁模则既能提高脉冲的重复频率，又可以使脉冲变得更窄，但是主被动联合锁模会使激光器的结构变得复杂。
发明内容
黑磷是一种单层蜂窝状晶格结构的二维黑磷原子层，它具有非常好的半导体性质，具有良好的电子迁移率，(～1000cm2/Vs),还具有非常高的漏电流调制率(是石墨烯的1万倍)，且具有可饱和吸收特性；并且它具有一个0.3eV的半导体带隙，相当于4.1μm的光子波长，这表明黑磷能够用于宽带调制，且二维黑磷的带隙能够随外加电场的变化而变化。
ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡膜加工制作成的。
本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种主被动锁模光纤激光器，该激光器中引入一种基于二维黑磷的电光调制器，该器件既是电光调制器，也是可饱和吸收体，使得激光器的结构紧凑，产生的脉冲可应用于光纤通信、光纤传感等诸多领域。
本发明的技术方案：一种主被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器、偏振控制器、信号发生器、电光调制器、可调滤波器、可调光纤延时线、20:80光纤耦合器组成；其中电光调制器由a、b、c三个端口组成，20:80光纤耦合器由d、e、f三个端口组成，其余器件均由两个端口组成；掺铒光纤放大器的输出端与偏振控制器的一端相连，偏振控制器的另一端与电光调制器的a端口相连接，电光调制器的b端口与可调滤波器的输入端口相连，电光调制器的c端口与信号发生器相连，可调滤波器的输出端口与可调光纤延时线的输入端口相连，可调光纤延时线的输出端与20:80光纤耦合器的d端口相连接，20:80光纤耦合器的e端口与掺铒光纤放大器的输入端相连接20:80光纤耦合器的f端口作为光纤激光器的输出端口；
所述电光调制器由氧化硅衬底、单模光纤、二维黑磷纳米薄片、ITO电极组成；
单模光纤由单模光纤外包层、单模光纤芯层组成，ITO电极包括第一ITO电极、第二ITO电极，所述的电光调制的氧化硅基底上设有卡槽，单模光纤设置在该卡槽中，所述单模光纤上开设有使单模光纤芯层裸露的凹槽，裸露的光纤芯层的上方为二维黑磷纳米薄片，二维黑磷纳米薄片连接有第一ITO电极和第二ITO电极；
所述凹槽深度为单模光纤直径的一半；
电光调制器有两个功能，除了对输入信号进行调制，也可以作为可饱和吸收体，窄化脉冲。
本发明的工作原理：
该激光器中，由掺铒光纤放大器为激光器的增益介质，产生自发辐射光，并对输入的光进行放大，偏振控制器用于调整谐振腔的偏振态，电光调制器为主动锁模器件，调制信号由信号发生器产生，通过调节腔内光可变延时器和信号发生器的频率使腔长与调制频率严格匹配；电光调制器同时具有可饱和吸收功能。同时，通过仔细调节光调制器的偏压、射频驱动电压、可调光纤延时线、偏振控制器可得到较为理想的输出光脉冲序列。
本发明的优点是：一、本发明一种主被动锁模光纤激光器将电光调制器和可饱和吸收体集成到一起，结构紧凑，成本低。二、本发明一种主被动锁模光纤激光器结脉宽窄，脉冲重复频率高，能够在常温下稳定工作。
附图说明
图1是本发明的光纤激光器结构示意图
图2是电光调制器的结构示意图
图3是电光调制器的截面示意图
图中：1、掺铒光纤放大器 2、偏振控制器 3、信号发生器 4、电光调制器 5、可调滤波器 6、可调光纤延时线 7、20:80光纤耦合器，41、氧化硅衬底 421、单模光纤外包层 422、单模光纤芯层 43、第一ITO电极 、44、二维黑磷纳米薄片 45、第二ITO电极。
具体实施方式
一种主被动锁模光纤激光器，由掺铒光纤放大器1、偏振控制器2、信号发生器3、电光调制器4、可调滤波器5、可调光纤延时线6、20:80光纤耦合器7组成；其中电光调制器4由a、b、c有三个端口，20:80光纤耦合器7有d、e、f三个端口，其余器件均有两个端口；掺铒光纤放大器1的输出端与偏振控制器2的一端相连，偏振控制器2的另一端与电光调制器4的a端口相连接，电光调制器4的b端口与可调滤波器5的输入端口相连，电光调制器4的c端口与信号发生器3相连，可调滤波器5的输出端口与可调光纤延时线6的输入端口相连，可调光纤延时线6的输出端与20:80光纤耦合器7的d端口相连接，20:80光纤耦合器7的e端口与掺铒光纤放大器1的输入端相连接20:80光纤耦合器7的f端口作为光纤激光器的输出端口；
所述电光调制器4由氧化硅衬底41、单模光纤外包层421、单模光纤纤芯层422、二维黑磷纳米薄片44、第一ITO电极43、第二ITO电极45组成；所述氧化硅基底上设有卡槽41；所述卡槽41中有单模光纤，单模光纤包括单模光纤芯层422和包覆在光纤芯层外围的单模光纤外包层421，所述单模光纤上开设有使光纤芯层裸露的凹槽，裸露的单模光纤芯层422的上方为二维黑磷纳米薄片44，二维黑磷纳米薄片44连接有第一ITO43电极和第二ITO电极45；
在单模光纤上开设的使单模光纤芯层(422)裸露的凹槽深度为单模光纤直径的一半；
电光调制器有两个功能，除了对输入信号进行调制，也可以作为可饱和吸收体，窄化脉冲。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种主被动锁模光纤激光器，其特征是：该激光器由掺铒光纤放大器(1)、偏振控制器(2)、信号发生器(3)、电光调制器(4)、可调滤波器(5)、可调光纤延时线(6)、20:80光纤耦合器(7)组成；其中电光调制器(4)由a、b、c有三个端口，20:80光纤耦合器(7)有d、e、f三个端口，其余器件均有两个端口；掺铒光纤放大器(1)的输出端与偏振控制器(2)的一端相连，偏振控制器(2)的另一端与电光调制器(4)的a端口相连接，电光调制器(4)的b端口与可调滤波器(5)的输入端口相连，电光调制器(4)的c端口与信号发生器(3)相连，可调滤波器(5)的输出端口与可调光纤延时线(6)的输入端口相连，可调光纤延时线(6)的输出端与20:80光纤耦合器(7)的d端口相连接，20:80光纤耦合器(7)的e端口与掺铒光纤放大器(1)的输入端相连接20:80光纤耦合器(7)的f端口作为光纤激光器的输出端口。
2.如权利要求1其所述的一种主被动锁模光纤激光器，其特征是：所述电光调制器(4)由氧化硅衬底(41)、单模光纤、二维黑磷纳米薄片(44)、ITO电极组成，所述的单模光纤由单模光纤外包层(421)、单模光纤芯层(422)组成，ITO电极包括第一ITO电极(43)、第二ITO电极(45)，所述的电光调制(4)的氧化硅基底(41)上设有卡槽，单模光纤设置在该卡槽中，所述单模光纤上开设有使单模光纤芯层(422)裸露的凹槽，裸露的光纤芯层的上方为二维黑磷纳米薄片(44)，二维黑磷纳米薄片(44)连接第一ITO(43)电极和第二ITO电极(45)。
3.如权利要求1或2其所述的一种主被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述单模光纤上开设的使单模光纤芯层(422)裸露的凹槽深度为单模光纤直径的一半。
4.如权利要求1或2其所述的一种主被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的电光调制器(4)用于对输入信号进行调制，或作为可饱和吸收体窄化脉冲。
CN201710913916.XA 2017-09-30 2017-09-30 一种主被动锁模光纤激光器 Pending CN107681421A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710913916.XA CN107681421A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种主被动锁模光纤激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710913916.XA CN107681421A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种主被动锁模光纤激光器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107681421A true CN107681421A (zh) 2018-02-09

Family

ID=61138739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710913916.XA Pending CN107681421A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种主被动锁模光纤激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107681421A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392640A (zh) * 2001-06-14 2003-01-22 楼宪法 有理数谐波锁模方法
US20030063837A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-03 Communications Research Laboratory, Independent Administrative Institution Stabilized optical pulse generator
CN102868084A (zh) * 2012-08-03 2013-01-09 泰州巨纳新能源有限公司 基于石墨烯的混合锁模技术
CN103176294A (zh) * 2013-04-02 2013-06-26 浙江大学 一种基于石墨烯材料的全光纤电光调制器及其方法
CN105359357A (zh) * 2013-07-12 2016-02-24 佳能株式会社 基于耗散孤子模式光纤的光学参量振荡器
CN105807453A (zh) * 2016-05-23 2016-07-27 电子科技大学 一种基于氟化物光纤-黑磷的中红外光调制器
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
CN107093837A (zh) * 2017-06-22 2017-08-25 北京理工大学 一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392640A (zh) * 2001-06-14 2003-01-22 楼宪法 有理数谐波锁模方法
US20030063837A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-03 Communications Research Laboratory, Independent Administrative Institution Stabilized optical pulse generator
CN102868084A (zh) * 2012-08-03 2013-01-09 泰州巨纳新能源有限公司 基于石墨烯的混合锁模技术
CN103176294A (zh) * 2013-04-02 2013-06-26 浙江大学 一种基于石墨烯材料的全光纤电光调制器及其方法
CN105359357A (zh) * 2013-07-12 2016-02-24 佳能株式会社 基于耗散孤子模式光纤的光学参量振荡器
CN105807453A (zh) * 2016-05-23 2016-07-27 电子科技大学 一种基于氟化物光纤-黑磷的中红外光调制器
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
CN107093837A (zh) * 2017-06-22 2017-08-25 北京理工大学 一种基于频移反馈环路的射频调制脉冲激光产生装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DUANDUAN WU 等: "Compact Passive Q-Switching Pr3+-Doped ZBLAN Fiber Laser With Black Phosphorus-Based Saturable Absorber", 《IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS》 *
YU CHEN 等: "Mechanically exfoliated black phosphorus as a new saturable absorber for both Q-switching and mode-locking laser operation", 《OPTICS EXPRESS》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khaleel et al. Magnesium oxide (MgO) thin film as saturable absorber for passively mode locked erbium-doped fiber laser
Zhang et al. Passive synchronization of all-fiber lasers through a common saturable absorber
CN109116590B (zh) 硅和铌酸锂混合集成光调制器及其制备方法
CN103631036B (zh) 一种可调光学频率梳的产生方法
CN103022873B (zh) 基于双泵浦参量过程的超短脉冲发生器
CN103997375B (zh) 一种产生四倍频光载毫米波的方法和系统
Qin et al. 20 GHz actively mode-locked thulium fiber laser
Nizamani et al. Aluminium zinc oxide as a saturable absorber for passively Q-switched and mode-locked erbium-doped fiber laser
Wang et al. Excessively tilted fiber grating based Fe 3 O 4 saturable absorber for passively mode-locked fiber laser
Li et al. High-speed ultrashort pulse fiber ring laser using charcoal nanoparticles
Du et al. Mid-infrared all-optical wavelength converter based on highly nonlinear MXene-decorated microfiber
Alghamdi et al. Application of black phosphorus for pulse generation in erbium-doped fiber laser
Dai et al. Effective switching of an all-solid-state mode-locked laser by a graphene modulator
Tao et al. Single-wall carbon nanotube assisted all-optical wavelength conversion at 2.05 µm
CN107302178B (zh) 基于二维材料光电器件的再生锁模光纤激光器
Harun et al. Nickel oxide film saturable absorber for mode-locking operation at 1.55-micron region
CN206515569U (zh) 激光脉冲整形装置及激光脉冲整形系统
Wang et al. Numerical modeling of mode-locked fiber lasers with a fiber-based saturable-absorber
CN106169690B (zh) 一种高重频锁模光纤激光器产生高重频脉冲的方法
Tian et al. Pattern effect reduction in all-optical wavelength conversion using a two-electrode semiconductor optical amplifier
Teng et al. All-fiber bidirectional optical modulator derives from the microfiber coated with ITO electrode
CN107681421A (zh) 一种主被动锁模光纤激光器
Silva et al. Recent advances in thulium-doped fiber lasers based on saturable absorber materials at 2000 nm
CN113917762B (zh) 一种基于薄膜铌酸锂的启钥式单孤子态光学微梳产生方法
Fukuchi et al. Characteristics of rational harmonic mode‑locked short‑cavity fiber ring laser using a bismuth‑oxide-based erbium‑doped fiber and a bismuth‑oxide‑based highly nonlinear fiber

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180209

RJ01 Rejection of invention patent application after publication