CN109449735A - 一种混合锁模掺铥光纤激光器 - Google Patents

一种混合锁模掺铥光纤激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN109449735A
CN109449735A CN201811581303.1A CN201811581303A CN109449735A CN 109449735 A CN109449735 A CN 109449735A CN 201811581303 A CN201811581303 A CN 201811581303A CN 109449735 A CN109449735 A CN 109449735A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
locking
mixed mode
thulium
optical 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
CN201811581303.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王小发
顾斌
刘经惠
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.)
Chongqing University of Post and Telecommunications
Original Assignee
Chongqing University of Post and Telecommunications
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 Chongqing University of Post and Telecommunications filed Critical Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority to CN201811581303.1A priority Critical patent/CN109449735A/zh
Publication of CN109449735A publication Critical patent/CN109449735A/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
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
    • 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

本发明请求保护一种基于覆石墨烯锥型光纤和非线性光纤放大环镜的混合锁模掺铥光纤激光器，属于激光技术和非线性光学领域。主要包括泵浦源、合束器、耦合器，掺铥光纤、隔离器、标准单模光纤、覆石墨烯锥型光纤同非线性放大环镜共同结合作为混合锁模器件，实现了2微米波段混合锁模超短脉冲输出。本发明结构实现了全光纤焊接，具有泵浦功率低、效率高和锁模稳定的优点，可作为性能优良激光光源使用。

Description

一种混合锁模掺铥光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤激光器技术和微结构光纤领域，特别是一种基于覆石墨烯锥型光纤和非线性光纤放大环境的混合锁模掺铥光纤激光器。
背景技术
现有技术中，掺铥光纤激光器因其在激光医疗、遥感测量和光通信等领域的应用而受到极大关注。其中，锁模掺铥光纤激光器作为获得2μm超短脉冲激光光源的一种重要方式，因其输出脉冲能量大、峰值功率高、并处于人眼安全波段而展现出巨大的应用潜力。
一般情况下，在非线性放大环镜(“8”字型腔)锁模脉冲光纤激光器中，其输出重复频率较低，且锁模不容易实现自启动，然而把非线性放大环境(“8”字型腔)和覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置混合作为可饱和吸收体的锁模脉冲光纤激光器，可以结合两者的优点：即可以实现重复频率较高也可以自启动的锁模脉冲输出。
把锥形微纳光纤和可饱和吸收体材料结合作为可饱和吸收体是近些年来研究的热点。在现有的制作方式中，把带基底的可饱和吸收材料包裹在锥型光纤上，再用相应的溶液溶解掉衬底，然而这种方法需要在显微镜下操作，不便于大规模产业化。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现了2微米波段、高重频、可自启动的混合锁模脉冲输出、实现大规模产业化的基于放大环境的混合锁模掺铥光纤激光器。本发明的技术方案如下：
一种混合锁模掺铥光纤激光器，其采用一种基于放大环境的混合锁模掺铥光纤激光器，其采用基于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)和“8”字型腔来形成混合锁模装置，具体包括：用于产生激光的激光泵浦源(1)、用于将泵浦光耦合进谐振腔的合束器(2)、用于产生2微米激光的掺铥增益光纤(3)、用于将光信号分路的四端口耦合器(4)、覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)、用于保证光单向传输的隔离器(6)、用于对功率进行分配的三端口耦合器(7)以及(连通前述结构的)标准单模光纤；其中，所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)的输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接四端口耦合器(4)的输入端，四端口耦合器(4)的输出端连接隔离器(6)的输入端，隔离器(6)的输出端连覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)，覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置的输出端连接三端口耦合器(7)的输入端。三端口耦合器(7)的输出端一端连回四端口耦合器(4)的输出端。
进一步的，所述激光泵浦源(1)的中心波长为780nm到810nm或1180到1210nm或1540nm到1570nm的半导体激光器。
进一步的，所述增益光纤(3)的掺杂元素为铥。
进一步的，所述三端口耦合器(7)的输出端70％与50：50四端口耦合器(4)相连，30％连接外部测量设备。
进一步的，所述混合锁模装置是通过两片石墨烯/聚二甲基硅烷PDM薄膜(9)中间夹着拉锥光纤腰锥部(8)构成锁模器件，PDMS相当于一个衬底，石墨烯薄膜贴覆在上面。
进一步的，所述石墨烯/聚二甲基硅烷PDMS薄膜(9)中的石墨烯为单层石墨烯薄膜。
进一步的，所述石墨烯/PDMS薄膜(9)中的聚二甲基硅烷(PDMS)衬底厚度为1mm到2mm。
进一步的，所述覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置中的锥形光纤(8)锥腰区域直径为5μm到9μm，锥形光纤锥腰区域长度为1cm到2cm。
进一步的，所述覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)的制备方法为：首先，准备一根1m长的普通单模光纤，剥去中间涂覆层，利用光纤拉锥机将光纤拉到直径9μm，然后将拉锥好的光纤夹在两片事先制备好的以PDMS为衬底的单层石墨烯薄膜中间。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明采用覆石墨烯锥型光纤同非线性放大环镜结合实现混合锁模，相较于单一可饱和吸收体的的锁模脉冲输出，该装置使锁模可以自启动且重频更高，更稳定。
2、本发明的装置有着较高的损伤阈值，可以在高功率下探索实验的特性。
本发明由两片石墨烯/PDMS薄膜中间夹着拉锥光纤腰锥部构成锁模器件，可以很好的解决可饱和吸收体制作复杂且效果不稳定的缺点，可以使锁模更稳定，性能更优。
3、本发明的优势在于，可以相对商业化的可饱和吸收体锁模器件，本发明制作简单，成本低廉，便于大规模量产，为现在高度集成的产业化发展提供了可能性。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例优选实施例的原理结构示意图；
图中标记1、激光泵浦源，2、合束器，3、掺铥增益光纤，4、50：50四端口耦合器，5、覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置，6、隔离器，7、三端口30：70输出耦合器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，一种基于覆石墨烯锥型光纤和非线性光纤放大环境的混合锁模掺铥光纤激光器采用如图1所示的腔型结构，主要包括：中心波长为793nm，输出最大功率为12W的激光泵浦源；工作波长为2000nm的(2+1)x1合束器，双包层掺铥光纤，50：50定向耦合器，覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置，隔离器，分光比为30：70的光纤耦合器，SMF28e普通单模光纤。其中：中心波长为793nm，输出最大功率为12W的激光泵浦源的输出端连接工作波长为2000nm的(2+1)x1合束器的输入端，工作波长为2000nm的(2+1)x1合束器的输出端连接掺铥增益光纤的一端，掺铥增益光纤的另一端连接50：50四端口耦合器的输入端，50：50四端口耦合器的输出端连接隔离器的输入端，隔离器的输出端连接覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收体装置，覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置的输出端连接分光比为30：70的光纤耦合器的输入端。分光比为30：70的光纤耦合器的输出端一端连回50：50四端口耦合器的输出端。
对于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置的具体制作方法为：首先，准备一根1m长的普通单模光纤，剥去中间涂覆层，利用光纤拉锥机将光纤拉到直径9μm，然后将拉锥好的光纤夹在两片事先制备好的以PDMS为衬底的单层石墨烯薄膜中间。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于，采用基于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)和“8”字型腔来形成混合锁模装置，具体包括：用于产生激光的激光泵浦源(1)、用于将泵浦光耦合进谐振腔的合束器(2)、用于产生2微米激光的掺铥增益光纤(3)、用于将光信号分路的四端口耦合器(4)、覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)、用于保证光单向传输的隔离器(6)、用于对功率进行分配的三端口耦合器(7)以及连通前述结构的标准单模光纤；其中，所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)的输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接四端口耦合器(4)的输入端，四端口耦合器(4)的输出端连接隔离器(6)的输入端，隔离器(6)的输出端连覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)，覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置的输出端连接三端口耦合器(7)的输入端。三端口耦合器(7)的输出端一端连回四端口耦合器(4)的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述激光泵浦源(1)的中心波长为780nm到810nm或1180到1210nm或1540nm到1570nm的半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述增益光纤(3)的掺杂元素为铥。
4.根据权利要求1所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述三端口耦合器(7)的输出端70％与50：50四端口耦合器(4)相连，30％连接外部测量设备。
5.根据权利要求1所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述混合锁模装置是通过两片石墨烯/聚二甲基硅烷PDM薄膜(9)中间夹着拉锥光纤腰锥部(8)构成锁模器件，PDMS相当于一个衬底，石墨烯薄膜贴覆在上面。
6.根据权利要求5所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述石墨烯/聚二甲基硅烷PDMS薄膜(9)中的石墨烯为单层石墨烯薄膜。
7.根据权利要求5所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述石墨烯/PDMS薄膜(9)中的聚二甲基硅烷(PDMS)衬底厚度为1mm到2mm。
8.根据权利要求5所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置中的锥形光纤(8)锥腰区域直径为5μm到9μm，锥形光纤锥腰区域长度为1cm到2cm。
9.根据权利要求5所述的一种混合锁模掺铥光纤激光器，其特征在于：所述覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收装置(5)的制备方法为：首先，准备一根1m长的普通单模光纤，剥去中间涂覆层，利用光纤拉锥机将光纤拉到直径9μm，然后将拉锥好的光纤夹在两片事先制备好的以PDMS为衬底的单层石墨烯薄膜中间。
CN201811581303.1A 2018-12-24 2018-12-24 一种混合锁模掺铥光纤激光器 Pending CN109449735A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811581303.1A CN109449735A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种混合锁模掺铥光纤激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811581303.1A CN109449735A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种混合锁模掺铥光纤激光器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109449735A true CN109449735A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65535109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811581303.1A Pending CN109449735A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种混合锁模掺铥光纤激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449735A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916981A (zh) * 2020-06-12 2020-11-10 南京大学深圳研究院 一种二维材料集成结构锁模光纤激光器及其构建方法
CN112909716A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 华中科技大学 一种基于混合调制锁模的全保偏飞秒光纤激光器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN105511200A (zh) * 2016-02-23 2016-04-20 江苏西贝电子网络有限公司 石墨烯-微纳光纤复合结构全光调制器
CN105720467A (zh) * 2016-05-06 2016-06-29 重庆邮电大学 一种2微米波段全保偏混合锁模超短脉冲光纤激光器
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
US9904144B1 (en) * 2016-11-30 2018-02-27 Korea Institute Of Science And Technology Ultrafast optical switching device based on black phosphorus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN105511200A (zh) * 2016-02-23 2016-04-20 江苏西贝电子网络有限公司 石墨烯-微纳光纤复合结构全光调制器
CN105720467A (zh) * 2016-05-06 2016-06-29 重庆邮电大学 一种2微米波段全保偏混合锁模超短脉冲光纤激光器
US9904144B1 (en) * 2016-11-30 2018-02-27 Korea Institute Of Science And Technology Ultrafast optical switching device based on black phosphorus
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111916981A (zh) * 2020-06-12 2020-11-10 南京大学深圳研究院 一种二维材料集成结构锁模光纤激光器及其构建方法
CN112909716A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 华中科技大学 一种基于混合调制锁模的全保偏飞秒光纤激光器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103078243B (zh) 混合泵浦的2微米高脉冲能量掺铥光纤激光器
CN102208738B (zh) 石墨烯被动锁模光纤激光器
CN102856783B (zh) 中远红外超连续谱光纤激光器
CN109449735A (zh) 一种混合锁模掺铥光纤激光器
CN105720461B (zh) 一种2微米波段可调谐铥钬共掺锁模全光纤激光器
Huang et al. Black phosphorus flakes covered microfiber for Q-switched ytterbium-doped fiber laser
CN106356706A (zh) 一种基于混合锁模技术的中红外超连续谱光纤激光器
CN105470791B (zh) 基于二维纳米材料锁模的空间结构光纤激光器
CN202111363U (zh) 石墨烯被动锁模光纤激光器
CN106785844A (zh) 一种采用反射镜结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器
CN110838670A (zh) 色散控制的全光纤超连续产生装置和应用
CN102244351B (zh) 基于单壁碳纳米管的被动锁模器件的制备方法
CN106840361B (zh) 一种工作稳定的回音壁模式谐振器
CN100428588C (zh) 利用倏逝波耦合增益的微光纤环形结染料激光器
CN100385753C (zh) 微光纤环形结激光器
CN107359497A (zh) 一种基于微纳光纤的色散管理与啁啾补偿的方法
CN110061408A (zh) 掺铬硒化锌纳米颗粒可饱和吸收体的制备及其构成全光纤调q激光器
CN100485511C (zh) 量子点半导体纳米材料渐逝波光纤放大器及其制造方法
CN100389361C (zh) 基于受激布里渊散射和光纤环形结构可控光脉冲延时装置
CN205248609U (zh) 偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器
CN204517129U (zh) 2微米光纤微球激光器
CN201038594Y (zh) 一种利用倏逝波耦合增益的微光纤环形结染料激光器
CN208904396U (zh) 一种基于mopa结构的光纤激光器及其种子光源
CN202957448U (zh) 中远红外超连续谱光纤激光器
CN112563873B (zh) 一种可饱和吸收体的制备方法及多模光纤激光器

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190308