CN112448256B - 一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，波分复用器与泵浦源连接，并与掺铒光纤、第一光环行器依次连接；波分复用器的另一侧端口与第二光环行器连接；第一光环行器的一侧端口与第二光耦合器、光衰减器、第三光耦合器、第二光环行器的一侧端口依次连接；第三光耦合器还与第一偏振控制器、保偏光纤依次连接构成环形回路；第一光环行器的另一侧端口与第一光耦合器、单模光纤、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器、第二光环行器的另一侧端口依次连接。本发明的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，可实现锁模操作和单双波长操作，且两种操作可以互相切换。

Description

一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器。
背景技术
多波长光纤激光器可以产生一个波长或者两个波长，可以满足大容量光纤通信系统的要求，大大降低了通信系统的成本，发展迅速。多波长光纤激光器因其经济性高在光纤传感器以及波分复用系统等方面有广阔的应用前景。
至于光纤激光器，以产生飞秒级的超短脉冲，它的应用非常广泛，不仅可以作为光源用于波长变换和信号处理等领域，而且常常用于生物医疗、材料加工、激光雷达等领域。锁模光纤激光器因其成本低、可靠性好而来越受到人们的关注。
迄今为止，已经有很多种方法可以实现多波长输出，比如使用马赫-曾德尔干涉仪、相移光栅、Sagnac环等。Sagnac环作为一种特殊的梳状滤波器，有着结构简单，可调谐性好，经济性好等优点，被广泛应用于光纤通信领域。实现锁模的方法也有很多，比如NPR、NALM和石墨烯等。NPR锁模技术是全光纤化结构，它的结构非常简单，具有高损伤阈值，因此在锁模光纤激光器领域应用广泛。但是在现有技术中尚未具有能够在同一个激光器装置中同时实现锁模和单双波长两种不同操作的光纤激光器。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、第一光环行器、第二光环行器、保偏光纤、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、单模光纤、第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、光衰减器；所述波分复用器与泵浦源连接，并与掺铒光纤、第一光环行器依次连接；波分复用器的另一侧端口与第二光环行器连接；第一光环行器的一侧端口与第二光耦合器、光衰减器、第三光耦合器、第二光环行器的一侧端口依次连接；第三光耦合器还与第一偏振控制器、保偏光纤依次连接构成环形回路；第一光环行器的另一侧端口与第一光耦合器、单模光纤、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器、第二光环行器的另一侧端口依次连接。
作为优选方案，所述第二光耦合器还与光谱仪连接。
作为优选方案，所述第一光耦合器还与光电探测器固定连接。
作为优选方案，所述光电探测器在远离第一光耦合器的端部与示波器固定连接。
作为优选方案，所述第二光耦合器与第一光环行器连接的端口为90％端口，与光谱仪连接的端口为10％端口。
作为优选方案，所述第一光耦合器与单模光纤连接的端口为90％端口，与光电探测器连接的端口为10％端口。
作为优选方案，所述第三光耦合器与第二光环行器连接的端口为50％端口，与第一偏振控制器连接的端口为50％端口。
作为优选方案，所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器的工作范围为1530nm-1570nm。
作为优选方案，所述掺铒光纤的增益范围为1530nm-1570nm。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1)可实现锁模操作和单双波长操作，且两种操作可以互相切换；
2)结构简单、成本低、激光输出的稳定性好，特别适用于波分复用系统、光传感、光生微波信号源等技术领域。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器的结构示意图；
图2是本发明实施例1的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器的单波长输出图像；
图3是本发明实施例1的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器的双波长输出图像；
图4是本发明实施例1的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器的锁模输出图像。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：本实施例的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其结构示意图如图1所示，包括泵浦源1、波分复用器2、掺铒光纤3、第一光环行器4-1、第二光环行器4-2、保偏光纤10、第一偏振控制器5-1、第二偏振控制器5-2、第三偏振控制器5-3、偏振相关隔离器6、单模光纤7、第一光耦合器8-1、第二光耦合器8-2、第三光耦合器8-3、光衰减器9。
泵浦源连接一窄线宽可调谐激光器，波分复用器的k端口与泵浦源通过光纤连接，且波分复用器的m端口与掺铒光纤的一端通过光纤连接，掺铒光纤的另一端通过光纤与第一光环行器的o端口连接；波分复用器的l端口与第二光环行器的i端口通过光纤连接；第一光环行器的n端口与第二光耦合器的f端口、第二光耦合器的e端口、光衰减器、第三光耦合器的b端口、第二光环行器的h端口通过光纤依次连接；第三光耦合器的c端口还与第一偏振控制器、保偏光纤、第三光耦合器的d端口通过光纤依次连接构成环形回路；第一光环行器的另一侧p端口与第一光耦合器的q端口、第一光耦合器的r端口、单模光纤、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器、第二光环行器的另一侧j端口通过光纤依次连接。
下面将结合上述结构对本发明的原理做进一步说明：调节光衰减器为最小损耗时，激光器实现单双波长的操作，窄线宽可调谐激光器输出的980nm泵浦信号经过波分复用器后，在EDF中放大后，经第二光环行器的i端口流入h端口，进入由一个50/50光耦合器、一根保偏光纤和一个偏振控制器组成的Sagnac环当中滤波，产生的波形通过耦合器的a端口流入b端口，然后通过光衰减器，流入一个90/10的耦合器，90％顺时针返回腔内，经过环行器1的n端口流入o端口，继续循环，10％的激光输出由光谱仪11(AQ6370B)来进行观测。
当调节光衰减器损耗为30dB时，激光器实现锁模的操作，窄线宽可调谐激光器输出的980nm泵浦信号经过波分复用器后，在EDF中放大后，经第一光环行器的o端口流入p端口，进入SMF中，然后通过依次连接的一个偏振控制器、一个偏振相关隔离器和另一个偏振控制器构成锁模器件，然后经过第二环行器的j端口流入i端口，继续循环，其中第一光环行器和单模光纤之间有90/10的耦合器，90％使光在谐振腔内循环，10％的激光输出由光电探测器12和示波器13(Tektronix MDO3052)来进行观测。
本实施例的的使用方法如下：
实现单双波长操作时：开启泵浦源，调节泵浦功率，调节光衰减器为最小损耗。选择合适的掺铒光纤和保偏光纤，调节偏振控制器在端口g可以实现单双波长的输出。单波长输出图像如图2所示，双波长输出图像如图3所示。
实现锁模操作时：开启泵浦源，调节泵浦功率，调节光衰减器损耗为30dB。选择合适的掺铒光纤，调节偏振控制器和偏振控制器在端口s可以实现锁模的输出。锁模输出图像如图4所示。
应当说明的是，以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于：包括泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、第一光环行器、第二光环行器、保偏光纤、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、单模光纤、第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、光衰减器；所述波分复用器与泵浦源连接，并与掺铒光纤、第一光环行器依次连接；波分复用器的另一侧端口与第二光环行器连接；第一光环行器的一侧端口与第二光耦合器、光衰减器、第三光耦合器、第二光环行器的一侧端口依次连接；第三光耦合器还与第一偏振控制器、保偏光纤依次连接构成环形回路；第一光环行器的另一侧端口与第一光耦合器、单模光纤、第三偏振控制器、偏振相关隔离器、第二偏振控制器、第二光环行器的另一侧端口依次连接。
2.如权利要求1所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第二光耦合器还与光谱仪连接。
3.如权利要求1所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器还与光电探测器固定连接。
4.如权利要求3所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述光电探测器在远离第一光耦合器的端部与示波器固定连接。
5.如权利要求2所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第二光耦合器与第一光环行器连接的端口为90％端口，与光谱仪连接的端口为10％端口。
6.如权利要求3所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器与单模光纤连接的端口为90％端口，与光电探测器连接的端口为10％端口。
7.如权利要求1所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第三光耦合器与第二光环行器连接的端口为50％端口，与第一偏振控制器连接的端口为50％端口。
8.如权利要求1所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器的工作范围为1530nm-1570nm。
9.如权利要求1所述的一种同时实现锁模与可切换单双波长的光纤激光器，其特征在于，所述掺铒光纤的增益范围为1530nm-1570nm。
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