CN108598859A - 多模光纤相干仪锁模器件及应用其的锁模光纤激光器 - Google Patents

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张巍巍
杨立梅
黄伟
李丰
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Abstract

本发明公开了一种多模光纤相干仪锁模器件及应用其的锁模光纤激光器，多模光纤相干仪锁模器件包括单模光纤、阶跃多模光纤和梯度折射率多模光纤，所述单模光纤的一端用于激光入射；所述阶跃多模光纤的一端与所述单模光纤的另一端相连；所述梯度折射率多模光纤的一端与所述阶跃多模光纤的另一端相连，所述梯度折射率多模光纤的另一端用于激光出射。本发明可以使激光器产生锁模脉冲，制作方便，易于调节，成本低廉，结构简单，稳定性好，结构坚固，输出功率高，使用寿命长。

Description

多模光纤相干仪锁模器件及应用其的锁模光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种多模光纤相干仪锁模器件及应用其的锁模光纤激光器。
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10kW(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，石墨烯等被用来生成锁模脉冲；此外，还有非线性偏振旋转。
由于半导体可饱和吸收镜，工作光谱范围窄，而且制造成本高，碳纳米管或石墨烯的损伤阈值低，而且沉积在侧抛光纤维或锥形纤维上，机械强度降低，此外，使用寿命短，非线性偏振旋转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，而且极不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多模光纤相干仪锁模器件，它可以使激光器产生锁模脉冲，制作方便，易于调节，成本低廉，结构简单，稳定性好，结构坚固，输出功率高，使用寿命长。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多模光纤相干仪锁模器件，它包括：
单模光纤，所述单模光纤的一端用于激光入射；
阶跃多模光纤，所述阶跃多模光纤的一端与所述单模光纤的另一端相连；
梯度折射率多模光纤，所述梯度折射率多模光纤的一端与所述阶跃多模光纤的另一端相连，所述梯度折射率多模光纤的另一端用于激光出射。
本发明还提供了一种锁模光纤激光器，它包括偏振控制器、激光合束器、有源光纤、耦合器、隔离器、泵浦源和多模光纤相干仪锁模器件；其中，
所述偏振控制器的输入端与梯度折射率多模光纤的另一端相连；
所述激光合束器具有第一合束连接端、第二合束连接端和泵浦输入端，所述激光合束器的第一合束连接端与所述偏振控制器的输出端相连；所述激光合束器的第二合束连接端与有源光纤的一端相连，所述激光合束器的泵浦输入端与所述泵浦源相连；
所述耦合器具有耦合输入端、第一耦合输出端和第二耦合输出端，所述耦合器的耦合输入端与所述有源光纤的另一端相连，所述耦合器的第一耦合输出端与隔离器的输入端相连，所述耦合器的第二耦合输出端作为系统激光输出端；
所述隔离器的输出端与单模光纤的一端相连。
进一步，所述偏振控制器为三环形偏振控制器。
进一步，所述有源光纤为掺镱双包层有源光纤。
进一步，所述泵浦源的泵浦光的波长为980nm。
进一步，所述耦合器为20:80耦合器，所述耦合器的80％输出端与隔离器的输入端相连，所述耦合器的20％输出端作为系统激光输出端。
采用了上述技术方案后，单模光纤、阶跃多模光纤、梯度折射率多模光纤、偏振控制器、激光合束器、有源光纤、耦合器、隔离器连接后构成一个环形腔，当泵浦源泵入泵浦光，有源光纤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，由于单模光纤、阶跃多模光纤、梯度折射率多模光纤形成的多模光纤相干仪锁模器件的非线性作用会产生模式锁定，最后实现脉冲输出，制作方便，易于调节，成本低廉，结构简单，稳定性好，结构坚固，输出功率高，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的锁模光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种多模光纤相干仪锁模器件，它包括：
单模光纤9，所述单模光纤9的一端用于激光入射；
阶跃多模光纤1，所述阶跃多模光纤1的一端与所述单模光纤9的另一端相连；
梯度折射率多模光纤2，所述梯度折射率多模光纤2的一端与所述阶跃多模光纤1的另一端相连，所述梯度折射率多模光纤2的另一端用于激光出射。
如图1所示，一种锁模光纤激光器，它包括偏振控制器3、激光合束器5、有源光纤6、耦合器7、隔离器8、泵浦源4和多模光纤相干仪锁模器件；其中，
所述偏振控制器3的输入端与梯度折射率多模光纤2的另一端相连；
所述激光合束器5具有第一合束连接端、第二合束连接端和泵浦输入端，所述激光合束器5的第一合束连接端与所述偏振控制器3的输出端相连；所述激光合束器5的第二合束连接端与有源光纤6的一端相连，所述激光合束器5的泵浦输入端与所述泵浦源4相连；
所述耦合器7具有耦合输入端、第一耦合输出端和第二耦合输出端，所述耦合器7的耦合输入端与所述有源光纤6的另一端相连，所述耦合器7的第一耦合输出端与隔离器8的输入端相连，所述耦合器8的第二耦合输出端作为系统激光输出端；
所述隔离器8的输出端与单模光纤9的一端相连。
如图1所示，所述偏振控制器3为三环形偏振控制器。
所述有源光纤6为掺镱双包层有源光纤。
所述泵浦源4的泵浦光的波长为980nm。
如图1所示，所述耦合器7为20:80耦合器，所述耦合器7的80％输出端与隔离器的输入端相连，所述耦合器7的20％输出端作为系统激光输出端。
本发明的工作原理如下：
单模光纤9、阶跃多模光纤1、梯度折射率多模光纤2、偏振控制器3、激光合束器5、有源光纤6、耦合器7、隔离器8连接后构成一个环形腔，当泵浦源4泵入泵浦光，有源光纤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，由于单模光纤9、阶跃多模光纤1、梯度折射率多模光纤2形成的多模光纤相干仪锁模器件的非线性作用会产生模式锁定，最后实现脉冲输出，制作方便，易于调节，成本低廉，结构简单，稳定性好，结构坚固，输出功率高，使用寿命长。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多模光纤相干仪锁模器件，其特征在于，它包括：
单模光纤(9)，所述单模光纤(9)的一端用于激光入射；
阶跃多模光纤(1)，所述阶跃多模光纤(1)的一端与所述单模光纤(9)的另一端相连；
梯度折射率多模光纤(2)，所述梯度折射率多模光纤(2)的一端与所述阶跃多模光纤(1)的另一端相连，所述梯度折射率多模光纤(2)的另一端用于激光出射。
2.一种锁模光纤激光器，其特征在于，它包括偏振控制器(3)、激光合束器(5)、有源光纤(6)、耦合器(7)、隔离器(8)、泵浦源(4)和如权利要求1所述的多模光纤相干仪锁模器件；其中，
所述偏振控制器(3)的输入端与梯度折射率多模光纤(2)的另一端相连；
所述激光合束器(5)具有第一合束连接端、第二合束连接端和泵浦输入端，所述激光合束器(5)的第一合束连接端与所述偏振控制器(3)的输出端相连；所述激光合束器(5)的第二合束连接端与有源光纤(6)的一端相连，所述激光合束器(5)的泵浦输入端与所述泵浦源(4)相连；
所述耦合器(7)具有耦合输入端、第一耦合输出端和第二耦合输出端，所述耦合器(7)的耦合输入端与所述有源光纤(6)的另一端相连，所述耦合器(7)的第一耦合输出端与隔离器(8)的输入端相连，所述耦合器(8)的第二耦合输出端作为系统激光输出端；
所述隔离器(8)的输出端与单模光纤(9)的一端相连。
3.根据权利要求2所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述偏振控制器(3)为三环形偏振控制器。
4.根据权利要求2所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述有源光纤(6)为掺镱双包层有源光纤。
5.根据权利要求2所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源(4)的泵浦光的波长为980nm。
6.根据权利要求2所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述耦合器(7)为20:80耦合器，所述耦合器(7)的80％输出端与隔离器的输入端相连，所述耦合器(7)的20％输出端作为系统激光输出端。
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