CN112713489A - 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器 - Google Patents

一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN112713489A
CN112713489A CN202011563701.8A CN202011563701A CN112713489A CN 112713489 A CN112713489 A CN 112713489A CN 202011563701 A CN202011563701 A CN 202011563701A CN 112713489 A CN112713489 A CN 112713489A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
mode
optical fiber
optical
few
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.)
Granted
Application number
CN202011563701.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112713489B (zh
Inventor
李雷
沈德元
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.)
Mid Infrared Laser Research Institute Jiangsu Co ltd
Original Assignee
Mid Infrared Laser Research Institute Jiangsu Co ltd
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 Mid Infrared Laser Research Institute Jiangsu Co ltd filed Critical Mid Infrared Laser Research Institute Jiangsu Co ltd
Priority to CN202011563701.8A priority Critical patent/CN112713489B/zh
Publication of CN112713489A publication Critical patent/CN112713489A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112713489B publication Critical patent/CN112713489B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08013—Resonator comprising a fibre, e.g. for modifying dispersion or repetition rate
    • 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
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094049—Guiding of the pump light
    • H01S3/094053—Fibre coupled pump, e.g. delivering pump light using a fibre or a fibre bundle

Landscapes

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

Abstract

本申请涉及一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器。该激光器包括：增益光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤跳线、偏振控制器、色散位移光纤、光纤偏振器、预设长度的少模光纤、色散补偿光纤、泵浦源、光纤波分复用器和第一单模光纤，利用所述少模光纤的一端与所述光纤偏振器另一端的单模光纤连接，以及所述少模光纤的一端与所述第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器，可以形成稳定的光孤子束缚态，束缚态间的时间间隔与少模光纤长度来决定，因此可以根据需要灵活的设计光纤谐振腔，提高束缚态光孤子激光器运转的可靠性。

Description

一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器
技术领域
本申请涉及激光器技术领域，特别是涉及一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器。
背景技术
束缚态光孤子是指两个或两个以上的光孤子在特定条件下通过孤子间复杂的非线性相互作用而形成的一种稳定的状态，孤子间引力和斥力达到平衡后，束缚态光孤子就像一个整体一样以共同的速度和形式在光纤里传输。束缚态光孤子作为一种特殊的孤子态，也可以作为一个基本单位，孤子间的排列组合可以类似于信号编码的1和0状态，可以实现一种新型的光电信号编码方式，从而提升信号传输容量。
终端用户和市场的反馈应用需求表明，相比于现有的激光器设计，光纤激光器天然的结构优势(理想的基模分布、良好的散热管理、无需腔体调节、柔性光传输、后期免维护等)在大多数实际应用场景中成为最佳的技术选择，在信息通信、绿色能源、医学诊断治疗、先进精密制造、传感测量、前沿科学研究等工程应用和基础研究领域极具发展潜力，并将是未来激光技术未来发展的突破方向。
在光纤激光器中，采用非线性偏振旋转技术、基于非线性材料的光学饱和吸收体、非线性环形镜等锁模方式可以实现稳定的锁模脉冲，当锁模脉冲在光纤中传输时受到光纤色散和非线性效应的影响，逐渐演变成光孤子脉冲。在光纤激光器利用偏振控制器微调光纤激光器谐振腔的双折射效应，当在合适的条件下，通过光孤子间的吸引、排斥作用结合成束缚态光孤子。目前已经在各类光纤激光器中都观测到了束缚态，它的存在与锁模方式无关，可以存在于各种锁模方式的激光器中实现，也可以在不同色散管理的光纤激光器中产生。
但是，束缚态光孤子激光器也存在一定的问题，激光器输出的束缚态光孤子的时间间隔并不为人为可控的，在运行中存在一定的随机性，导致束缚态光孤子激光器运转的可靠性低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高束缚态光孤子激光器运转的可靠性的基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器。
一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，所述束缚态光孤子激光器包括：增益光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤跳线、偏振控制器、色散位移光纤、光纤偏振器、预设长度的少模光纤、色散补偿光纤、泵浦源、光纤波分复用器和第一单模光纤；
所述泵浦源光源输出口的单模光纤与所述光纤波分复用器Pump端口的单模光纤连接，所述光纤波分复用器common端口的单模光纤与所述增益光纤的一端连接，所述增益光纤的另一端与所述光纤隔离器光输入端的单模光纤连接，所述光纤隔离器光输出端的单模光纤与所述光纤耦合器光输入端的单模光纤连接，所述光纤耦合器光输出端的单模光纤分别连接所述光纤跳线光输入端的单模光纤和所述偏振控制器一端的单模光纤，所述偏振控制器另一端的单模光纤与所述色散位移光纤一端连接，所述色散位移光纤的另一端与所述光纤偏振器一端的单模光纤连接，所述光纤偏振器另一端的单模光纤与所述少模光纤的一端连接，所述少模光纤的另一端与所述第一单模光纤的一端连接，所述第一单模光纤的另一端与所述色散补偿光纤的一端连接，所述色散补偿光纤的另一端与所述光纤波分复用器pass端口的单模光纤连接；
利用所述少模光纤的一端与所述光纤偏振器另一端的单模光纤连接，以及所述少模光纤的一端与所述第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
在其中一个实施例中，所述预设长度根据所述束缚态光孤子激光器所需的束缚态光孤子的时间间隔确定，计算公式为：
Figure BDA0002861354520000031
其中，ΔT为束缚态光孤子的时间间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，c为输入光波长。
在其中一个实施例中，所述泵浦源为光纤耦合输出的半导体激光器。
在其中一个实施例中，所述少模光纤的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
在其中一个实施例中，所述偏振控制器为光纤挤压式偏振控制器、三桨式偏振控制器和电动偏振控制器中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述光纤波分复用器为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，所述束缚态光孤子激光器包括：增益光纤、光纤耦合器、偏振相关光隔离器、光纤跳线、偏振控制器、色散位移光纤、预设长度的少模光纤、色散补偿光纤、泵浦源、光纤波分复用器和第一单模光纤；
所述泵浦源光源输出口的单模光纤与所述光纤波分复用器Pump端口的单模光纤连接，所述光纤波分复用器common端口的单模光纤与所述增益光纤的一端连接，所述增益光纤的另一端与所述偏振相关光隔离器光输入端的单模光纤连接，所述偏振相关光隔离器光输出端的单模光纤与所述光纤耦合器光输入端的单模光纤连接，所述光纤耦合器光输出端的单模光纤分别连接所述光纤跳线光输入端的单模光纤和所述偏振控制器一端的单模光纤，所述偏振控制器另一端的单模光纤与所述色散位移光纤一端连接，所述色散位移光纤的另一端与所述少模光纤的一端连接，所述少模光纤的另一端与所述第一单模光纤的一端连接，所述第一单模光纤的另一端与所述色散补偿光纤的一端连接，所述色散补偿光纤的另一端与所述光纤波分复用器pass端口的单模光纤连接；
利用所述少模光纤的一端与所述色散位移光纤的另一端连接，以及所述少模光纤的一端与所述第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
在其中一个实施例中，所述少模光纤的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
在其中一个实施例中，所述偏振控制器为光纤挤压式偏振控制器、三桨式偏振控制器和电动偏振控制器中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述光纤波分复用器为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
上述基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，通过泵浦源光源输出口的单模光纤与光纤波分复用器Pump端口的单模光纤连接，光纤波分复用器common端口的单模光纤与增益光纤的一端连接，增益光纤的另一端与光纤隔离器光输入端的单模光纤连接，光纤隔离器光输出端的单模光纤与光纤耦合器光输入端的单模光纤连接，光纤耦合器光输出端的单模光纤分别连接光纤跳线光输入端的单模光纤和偏振控制器一端的单模光纤，偏振控制器另一端的单模光纤与色散位移光纤一端连接，色散位移光纤的另一端与光纤偏振器一端的单模光纤连接，光纤偏振器另一端的单模光纤与少模光纤的一端连接，少模光纤的另一端与第一单模光纤的一端连接，第一单模光纤的另一端与色散补偿光纤的一端连接，色散补偿光纤的另一端与光纤波分复用器pass端口的单模光纤连接；利用少模光纤的一端与光纤偏振器另一端的单模光纤连接，以及少模光纤的一端与第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器，可以形成稳定的光孤子束缚态，束缚态间的时间间隔与少模光纤长度来决定，因此可以根据需要灵活的设计光纤谐振腔，提高束缚态光孤子激光器运转的可靠性。
附图说明
图1为一个实施例中一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器的结构示意图；
图2为另一个实施例中一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，包括：增益光纤1、光纤隔离器2、光纤耦合器3、光纤跳线4、偏振控制器5、色散位移光纤6、光纤偏振器7、预设长度的少模光纤8、色散补偿光纤9、泵浦源10、光纤波分复用器11和第一单模光纤12。
泵浦源10光源输出口的单模光纤与光纤波分复用器11的Pump端口的单模光纤连接，光纤波分复用器11的common端口的单模光纤与增益光纤1的一端连接，增益光纤1的另一端与光纤隔离器2光输入端的单模光纤连接，光纤隔离器2光输出端的单模光纤与光纤耦合器3光输入端的单模光纤连接，光纤耦合器3光输出端的单模光纤分别连接光纤跳线4光输入端的单模光纤和偏振控制器5一端的单模光纤，偏振控制器5另一端的单模光纤与色散位移光纤6一端连接，色散位移光纤6的另一端与光纤偏振器7一端的单模光纤连接，光纤偏振器7另一端的单模光纤与少模光纤8的一端连接，少模光纤8的另一端与第一单模光纤12的一端连接，第一单模光纤12的另一端与色散补偿光纤9的一端连接，色散补偿光纤9的另一端与光纤波分复用器11的pass端口的单模光纤连接；
利用少模光纤8的一端与光纤偏振器7另一端的单模光纤连接，以及少模光纤8的一端与第一单模光纤12的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
其中，增益光纤1是掺杂稀土离子氟化物光纤，如：铒掺杂氟化物光纤、镝掺杂氟化物光纤等等，优选用铒掺杂氟化物光纤。基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器的形成的激光从光纤跳线4输出。所有端口连接均可以通过光纤熔接机进行连接。利用少模光纤滤波器的周期性透过率函数实现波长间距的选择，从而实现稳定的可控的束缚态光孤子激光器运转，周期性透过率函数确定少模光纤滤波器的波长间隔的公式为：
Figure BDA0002861354520000061
其中，Δλ为所述少模光纤滤波器的波长间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，λ为输入光波长。
采用少模光纤8与单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤和第一单模光纤12)熔接所形成的马赫曾德干涉仪的工作架构。基于单模光纤-少模光纤-单模光纤级联结构的马赫曾德干涉仪，是在两端单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤和第一单模光纤12)中间熔接上一段少模光纤8。当光从输入端进入后，经过第一个单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤)与少模光纤8的熔接点，单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤)中的光信号耦合到少模光纤8的纤芯中，少模光纤8有多个模式，因此光信号在基模和高阶模中传输。因为不同模式的有效折射率不同，所以两个模式中的光信号产生了相位差，在经过第二个熔接点时发生了干涉。这种结构的少模光纤滤波器，制作成本较低，操作也比较简单，参数设计合理时，有较小的插损。
在一个实施例中，预设长度根据束缚态光孤子激光器所需的束缚态光孤子的时间间隔确定，计算公式为：
Figure BDA0002861354520000071
其中，ΔT为束缚态光孤子的时间间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，c为输入光波长。
其中，通过调整少模光纤8的预设长度就可以实现一种方便可行、稳定可控的束缚态光孤子激光器运转，光孤子脉冲的时间间隔可以在1-10ps调节。
在一个实施例中，泵浦源10为光纤耦合输出的半导体激光器。
在一个实施例中，少模光纤8的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
其中，将单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤和第一单模光纤12)与少模光纤8偏芯熔接，设置合适的偏芯参数，从而更有效的激发高阶模式，最终达到梳状滤波效果。偏芯熔接是利用标准的光纤熔接机实现的，少模光纤8和单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤或第一单模光纤12)在完成纤芯对准后，在X轴方向移动微米级别的偏移量，实现两根光纤的偏芯熔接，即：少模光纤8与单模光纤(即为光纤偏振器7另一端的单模光纤或第一单模光纤12)偏芯熔接光纤时，将熔接模式设置为AT(MM)，这种模式允许用户设置一个初始纤芯偏移量和终止纤芯偏移量，当手动设置好“开始偏移”后开始熔接，再放电会自动偏移达到“停止偏移”所规定的数值，“开始偏移”和“停止偏移”都是熔接前设置的纤芯轴向偏移量，熔接时，轴向偏移量会从开始偏移量渐渐减小，直至停止偏移量，所以停止偏移量总是小于开始偏移量。
在一个实施例中，偏振控制器5为光纤挤压式偏振控制器5、三桨式偏振控制器5和电动偏振控制器5中的任意一种。
在一个实施例中，光纤波分复用器11为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
上述基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，通过泵浦源10光源输出口的单模光纤与光纤波分复用器11的Pump端口的单模光纤连接，光纤波分复用器11的common端口的单模光纤与增益光纤1的一端连接，增益光纤1的另一端与光纤隔离器2光输入端的单模光纤连接，光纤隔离器2光输出端的单模光纤与光纤耦合器3光输入端的单模光纤连接，光纤耦合器3光输出端的单模光纤分别连接光纤跳线4光输入端的单模光纤和偏振控制器5一端的单模光纤，偏振控制器5另一端的单模光纤与色散位移光纤6一端连接，色散位移光纤6的另一端与光纤偏振器7一端的单模光纤连接，光纤偏振器7另一端的单模光纤与少模光纤8的一端连接，少模光纤8的另一端与第一单模光纤12的一端连接，第一单模光纤12的另一端与色散补偿光纤9的一端连接，色散补偿光纤9的另一端与光纤波分复用器11的pass端口的单模光纤连接；利用少模光纤8的一端与光纤偏振器7另一端的单模光纤连接，以及少模光纤8的一端与第一单模光纤12的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器，可以形成稳定的光孤子束缚态，束缚态间的时间间隔与少模光纤8长度来决定，因此可以根据需要灵活的设计光纤谐振腔，提高束缚态光孤子激光器运转的可靠性。
如图2所示，在一个实施例中，一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，束缚态光孤子激光器包括：增益光纤1、光纤耦合器3、偏振相关光隔离器13、光纤跳线4、偏振控制器5、色散位移光纤6、预设长度的少模光纤8、色散补偿光纤9、泵浦源10、光纤波分复用器11和第一单模光纤12；
泵浦源10光源输出口的单模光纤与光纤波分复用器11的Pump端口的单模光纤连接，光纤波分复用器11的common端口的单模光纤与增益光纤1的一端连接，增益光纤1的另一端与偏振相关光隔离器13光输入端的单模光纤连接，偏振相关光隔离器13光输出端的单模光纤与光纤耦合器3光输入端的单模光纤连接，光纤耦合器3光输出端的单模光纤分别连接光纤跳线4光输入端的单模光纤和偏振控制器5一端的单模光纤，偏振控制器5另一端的单模光纤与色散位移光纤6一端连接，色散位移光纤6的另一端与少模光纤8的一端连接，少模光纤8的另一端与第一单模光纤12的一端连接，第一单模光纤12的另一端与色散补偿光纤9的一端连接，色散补偿光纤9的另一端与光纤波分复用器11的pass端口的单模光纤连接；
利用少模光纤8的一端与色散位移光纤6的另一端连接，以及少模光纤8的一端与第一单模光纤12的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
其中，增益光纤1是掺杂稀土离子氟化物光纤，如：铒掺杂氟化物光纤、镝掺杂氟化物光纤等等，优选用铒掺杂氟化物光纤。基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器的形成的激光从光纤跳线4输出。所有端口连接均可以通过光纤熔接机进行连接。利用少模光纤滤波器的周期性透过率函数实现波长间距的选择，从而实现稳定的可控的束缚态光孤子激光器运转，周期性透过率函数确定少模光纤滤波器的波长间隔的公式为：
Figure BDA0002861354520000091
其中，Δλ为少模光纤滤波器的波长间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，λ为输入光波长。
采用少模光纤8与单模光纤(该单模光纤为色散位移光纤6和第一单模光纤12)熔接所形成的马赫曾德干涉仪的工作架构。基于单模光纤-少模光纤-单模光纤级联结构的马赫曾德干涉仪，是在两端单模光纤(即色散位移光纤6和第一单模光纤12)中间熔接上一段少模光纤8。当光从输入端进入后，经过第一个单模光纤(即色散位移光纤6)与少模光纤8的熔接点，单模光纤(即色散位移光纤6)中的光信号耦合到少模光纤8的纤芯中，少模光纤8有多个模式，因此光信号在基模和高阶模中传输。因为不同模式的有效折射率不同，所以两个模式中的光信号产生了相位差，在经过第二个熔接点时发生了干涉。这种结构的少模光纤滤波器，制作成本较低，操作也比较简单，参数设计合理时，有较小的插损。
在一个实施例中，预设长度根据束缚态光孤子激光器所需的束缚态光孤子的时间间隔确定，计算公式为：
Figure BDA0002861354520000101
其中，ΔT为束缚态光孤子的时间间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，c为输入光波长。
其中，通过调整少模光纤8的预设长度就可以实现一种方便可行、稳定可控的束缚态光孤子激光器运转，光孤子脉冲的时间间隔可以在1-10ps调节。
在一个实施例中，泵浦源10为光纤耦合输出的半导体激光器。
在一个实施例中，少模光纤8的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
其中，将单模光纤(该单模光纤为色散位移光纤6和第一单模光纤12)与少模光纤8偏芯熔接，设置合适的偏芯参数，从而更有效的激发高阶模式，最终达到梳状滤波效果。偏芯熔接是利用标准的光纤熔接机实现的，少模光纤8和单模光纤(该单模光纤为色散位移光纤6或第一单模光纤12)在完成纤芯对准后，在X轴方向移动微米级别的偏移量，实现两根光纤的偏芯熔接，即：少模光纤8与单模光纤(该单模光纤为色散位移光纤6或第一单模光纤12)偏芯熔接光纤时，将熔接模式设置为AT(MM)，这种模式允许用户设置一个初始纤芯偏移量和终止纤芯偏移量，当手动设置好“开始偏移”后开始熔接，再放电会自动偏移达到“停止偏移”所规定的数值，“开始偏移”和“停止偏移”都是熔接前设置的纤芯轴向偏移量，熔接时，轴向偏移量会从开始偏移量渐渐减小，直至停止偏移量，所以停止偏移量总是小于开始偏移量。
在一个实施例中，偏振控制器5为光纤挤压式偏振控制器5、三桨式偏振控制器5和电动偏振控制器5中的任意一种。
在一个实施例中，光纤波分复用器11为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
上述基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，泵浦源10光源输出口的单模光纤与光纤波分复用器11的Pump端口的单模光纤连接，光纤波分复用器11的common端口的单模光纤与增益光纤1的一端连接，增益光纤1的另一端与偏振相关光隔离器光输入端的单模光纤连接，偏振相关光隔离器光输出端的单模光纤与光纤耦合器3光输入端的单模光纤连接，光纤耦合器3光输出端的单模光纤分别连接光纤跳线4光输入端的单模光纤和偏振控制器5一端的单模光纤，偏振控制器5另一端的单模光纤与色散位移光纤6一端连接，色散位移光纤6的另一端与少模光纤8的一端连接，少模光纤8的另一端与第一单模光纤12的一端连接，第一单模光纤12的另一端与色散补偿光纤9的一端连接，色散补偿光纤9的另一端与光纤波分复用器11的pass端口的单模光纤连接；利用少模光纤8的一端与色散位移光纤6的另一端连接，以及少模光纤8的一端与第一单模光纤12的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器，可以形成稳定的光孤子束缚态，束缚态间的时间间隔与少模光纤8长度来决定，因此可以根据需要灵活的设计光纤谐振腔，提高束缚态光孤子激光器运转的可靠性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述束缚态光孤子激光器包括：增益光纤、光纤隔离器、光纤耦合器、光纤跳线、偏振控制器、色散位移光纤、光纤偏振器、预设长度的少模光纤、色散补偿光纤、泵浦源、光纤波分复用器和第一单模光纤；
所述泵浦源光源输出口的单模光纤与所述光纤波分复用器Pump端口的单模光纤连接，所述光纤波分复用器common端口的单模光纤与所述增益光纤的一端连接，所述增益光纤的另一端与所述光纤隔离器光输入端的单模光纤连接，所述光纤隔离器光输出端的单模光纤与所述光纤耦合器光输入端的单模光纤连接，所述光纤耦合器光输出端的单模光纤分别连接所述光纤跳线光输入端的单模光纤和所述偏振控制器一端的单模光纤，所述偏振控制器另一端的单模光纤与所述色散位移光纤一端连接，所述色散位移光纤的另一端与所述光纤偏振器一端的单模光纤连接，所述光纤偏振器另一端的单模光纤与所述少模光纤的一端连接，所述少模光纤的另一端与所述第一单模光纤的一端连接，所述第一单模光纤的另一端与所述色散补偿光纤的一端连接，所述色散补偿光纤的另一端与所述光纤波分复用器pass端口的单模光纤连接；
利用所述少模光纤的一端与所述光纤偏振器另一端的单模光纤连接，以及所述少模光纤的一端与所述第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
2.根据权利要求1所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述预设长度根据所述束缚态光孤子激光器所需的束缚态光孤子的时间间隔确定，计算公式为：
Figure FDA0002861354510000011
其中，ΔT为束缚态光孤子的时间间隔，Δneff为基模和高阶模有效折射率差，L为少模光纤的长度，c为输入光波长。
3.根据权利要求1所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述泵浦源为光纤耦合输出的半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述少模光纤的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
5.根据权利要求1所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述偏振控制器为光纤挤压式偏振控制器、三桨式偏振控制器和电动偏振控制器中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述光纤波分复用器为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
7.一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述束缚态光孤子激光器包括：增益光纤、光纤耦合器、偏振相关光隔离器、光纤跳线、偏振控制器、色散位移光纤、预设长度的少模光纤、色散补偿光纤、泵浦源、光纤波分复用器和第一单模光纤；
所述泵浦源光源输出口的单模光纤与所述光纤波分复用器Pump端口的单模光纤连接，所述光纤波分复用器common端口的单模光纤与所述增益光纤的一端连接，所述增益光纤的另一端与所述偏振相关光隔离器光输入端的单模光纤连接，所述偏振相关光隔离器光输出端的单模光纤与所述光纤耦合器光输入端的单模光纤连接，所述光纤耦合器光输出端的单模光纤分别连接所述光纤跳线光输入端的单模光纤和所述偏振控制器一端的单模光纤，所述偏振控制器另一端的单模光纤与所述色散位移光纤一端连接，所述色散位移光纤的另一端与所述少模光纤的一端连接，所述少模光纤的另一端与所述第一单模光纤的一端连接，所述第一单模光纤的另一端与所述色散补偿光纤的一端连接，所述色散补偿光纤的另一端与所述光纤波分复用器pass端口的单模光纤连接；
利用所述少模光纤的一端与所述色散位移光纤的另一端连接，以及所述少模光纤的一端与所述第一单模光纤的连接，形成具有滤波器效应的少模光纤滤波器。
8.根据权利要求7所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述少模光纤的两端采用偏芯熔接的方式与对应的端口连接。
9.根据权利要求7所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述偏振控制器为光纤挤压式偏振控制器、三桨式偏振控制器和电动偏振控制器中的任意一种。
10.根据权利要求7所述的束缚态光孤子激光器，其特征在于，所述光纤波分复用器为反射式波分复用器，工作波长为980/1550nm。
CN202011563701.8A 2020-12-25 2020-12-25 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器 Active CN112713489B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011563701.8A CN112713489B (zh) 2020-12-25 2020-12-25 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011563701.8A CN112713489B (zh) 2020-12-25 2020-12-25 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112713489A true CN112713489A (zh) 2021-04-27
CN112713489B CN112713489B (zh) 2022-02-25

Family

ID=75546569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011563701.8A Active CN112713489B (zh) 2020-12-25 2020-12-25 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112713489B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010065788A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Imra America, Inc. Highly rare-earth-doped optical fibers for fiber lasers and amplifiers
US20140063592A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Nec Laboratories America, Inc. 6x28-Gbaud Few-Mode Fiber Recirculating Loop Transmission with Gain-Equalized Inline Few-Mode Fiber Amplifier
CN104409952A (zh) * 2014-11-24 2015-03-11 江苏师范大学 基于非线性偏振旋转锁模的双包层掺铥全光纤超快激光器
CN107154576A (zh) * 2017-06-29 2017-09-12 中国计量大学 基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm耗散孤子锁模光纤激光器
CN110224290A (zh) * 2019-06-11 2019-09-10 昆山瞬刻激光科技有限公司 孤子间距和孤子个数可控的孤子分子激光器及方法
CN110277728A (zh) * 2019-06-26 2019-09-24 中国计量大学 基于少模光纤可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010065788A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Imra America, Inc. Highly rare-earth-doped optical fibers for fiber lasers and amplifiers
US20140063592A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Nec Laboratories America, Inc. 6x28-Gbaud Few-Mode Fiber Recirculating Loop Transmission with Gain-Equalized Inline Few-Mode Fiber Amplifier
CN104409952A (zh) * 2014-11-24 2015-03-11 江苏师范大学 基于非线性偏振旋转锁模的双包层掺铥全光纤超快激光器
CN107154576A (zh) * 2017-06-29 2017-09-12 中国计量大学 基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm耗散孤子锁模光纤激光器
CN110224290A (zh) * 2019-06-11 2019-09-10 昆山瞬刻激光科技有限公司 孤子间距和孤子个数可控的孤子分子激光器及方法
CN110277728A (zh) * 2019-06-26 2019-09-24 中国计量大学 基于少模光纤可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIAO WANG: "Mach–Zehnder Interferometer Based on Interference of Selective High-Order Core Modes", 《IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS》 *
CHEN, S: "Mode-locked pulse generation from an all-FMF ring laser cavity", 《CHINESE OPTICS LETTERS》 *
SHANGJING LIN: "Generation of noise-like pulse and dissipative soliton pair in actively mode-locked fiber laser", 《LASER PHYS.》 *
SONG, YF: "Vector soliton fiber laser passively mode locked by few layer black phosphorus-based optical saturable absorber", 《OPTICS EXPRESS》 *
王瀚霄: "色散管理光纤激光器中束缚态孤子动力学演化特性", 《红外与激光工程》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112713489B (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2933998B2 (ja) エルビウムにてドープされたファイバー増幅器結合デバイス
CN101606284B (zh) 被动锁模8字形光纤激光器
EP0760111B1 (en) Method of filtering optical signals
JPH0575194A (ja) 波長多重型モード同期レーザ装置
JP2004228404A (ja) 偏波モード分散補償機能を有する光増幅器
WO2020244130A1 (zh) 一种基于多模干涉效应的宽可调谐的单频光纤激光器
Zou et al. A wavelength-tunable fiber laser based on a twin-core fiber comb filter
Zhang et al. Switchable multi-wavelength thulium-doped fiber laser employing a polarization-maintaining sampled fiber Bragg grating
CN109787074A (zh) 一种基于双光纤耦合环和饱和吸收体的单频窄线宽光纤激光器
US4883335A (en) Single-mode optical fiber tap
Stolen et al. Single-mode fiber components
CN210640481U (zh) 一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器
Chieng et al. Tunable erbium-doped fiber laser with a reflection Mach-Zehnder interferometer
CN108306166B (zh) 一种基于特种光纤花生结的可调谐光纤激光器
CN102610987A (zh) 基于光纤Mach-Zehnder干涉仪的可开关多波长掺铒光纤激光器
CN112713489B (zh) 一种基于少模光纤滤波效应的束缚态光孤子激光器
JP3181663B2 (ja) １．３μｍ帯光増幅器
US6778715B2 (en) Optical fiber-based device with tunable birefringence
Xue et al. All-fiber single polarized Yb-doped fiber laser with a high extinction ratio
Xu et al. Stable and uniform multiwavelength erbium-doped fiber laser based on a microfiber knot resonator with a Sagnac loop reflector
CN1343029A (zh) 波长锁定器稳定腔长偏振不敏感主动锁模光纤环形激光器
CN107800034A (zh) 一种应用光纤集成器件的耗散孤子锁模光纤激光器
CN112838466B (zh) 一种可切换和可调谐的多波长光纤激光器
JP2692694B2 (ja) 光ファイバレーザ装置
Yataki et al. Fabrication and properties of very-long fused-taper couplers

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant