CN113381274A - 一种光学二进制控制锁模光纤激光器 - Google Patents

一种光学二进制控制锁模光纤激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN113381274A
CN113381274A CN202110465194.2A CN202110465194A CN113381274A CN 113381274 A CN113381274 A CN 113381274A CN 202110465194 A CN202110465194 A CN 202110465194A CN 113381274 A CN113381274 A CN 113381274A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
mode
laser
optical
wavelength
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
CN202110465194.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113381274B (zh
Inventor
阮栋梁
周垚
陈宇
吴佳东
张敏
程发良
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.)
Dongguan University of Technology
Original Assignee
Dongguan 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 Dongguan University of Technology filed Critical Dongguan University of Technology
Priority to CN202110465194.2A priority Critical patent/CN113381274B/zh
Publication of CN113381274A publication Critical patent/CN113381274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113381274B publication Critical patent/CN113381274B/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
    • H01S3/06—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
    • H01S3/05—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
    • H01S3/06791—Fibre ring 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
    • H01S3/05—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
    • H01S3/08086—Multiple-wavelength emission
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种光学二进制控制锁模光纤激光器。该光学二进制控制锁模光纤激光器包括泵浦激光器、波分复用器、增益光纤段、耦合器、盘绕单模光纤、两个偏振器、隔离器等。本发明提供的光学二进制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环均采用较小半径圆形结构从而引入大量双折射，与两个偏振器在环形腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，通过调节光纤环半径和偏振态可以获得4位数光学二进制控制；同时最多获得5位数光学二进制控制锁模效果，理论而言可以实现更高光学二进制控制，具备信息传递的能力，在光通信行业具有远大的前景。

Description

一种光学二进制控制锁模光纤激光器
技术领域
本发明属于激光领域，更具体地，涉及一种光学二进制控制锁模光纤激光器。
背景技术
光纤激光器由于光束质量好、高效率、散热特性好、结构简单、抗外界干扰能力强，加上其高功率密度，高效率，高精度低损耗的特点，受到人们广泛的关注。2μm波段多波长掺铥光纤激光器广泛用于波分复用自由空间光通信和光纤通信，可有效地减小WDM通信系统信道间隔，增加信道数量，比采用多个单波长激光器组合作为光源的方法有明显优势，降低了激光器复杂性、系统成本和维护成本。因此，多波长光纤激光器在WDM光纤通信系统、光纤传感、光学仪器及系统检测等领域具有很大的应用潜力，因而成为近年来的研究热点。
目前尚未有激光器能够在光学领域实现光学二进制控制，目前大多数实现的仅仅是多波长锁模光纤激光器。其主要有：一、利用光纤马赫－曾德干涉仪滤波的多波长掺铥光纤激光器，采用环形腔结构，实现2μm波段输出的多波长激光数为1～3，但该结构复杂、波长间隔不固定；二、利用非线性的8字型结构光纤多波长掺铥光纤激光器，可得到稳定的多个波长输出，但是无法做到自由切换，更无法达到光学二进制控制；三、采用基于四波混频效应的多波长掺铥光纤激光器，可以得到多个波长的稳定输出，但是由于该结构均采用保偏器件，成本较高；四、由SMF-MMF-SMF组成的多模干涉滤波器应用于多波长掺铥光纤激光器，但是波长稳定性较差。
这些方法均得到了多波长激光输出，但存在结构复杂、成本较高、稳定性差。不仅无法做到多波长锁模间的可切换操作，更无法做到光学二进制控制效果。
专利CN210640481U公开了一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其结构虽然简单，且可实现多波长锁模，但其同样无法做到多波长切换，更不用说光学二进制控制效果。专利CN106058620A发表了一种基于非线性偏振旋转锁模的多波长同步输出光纤激光器，但该设备结构复杂，无法实现全光纤结构，且输出仅仅是停留在多波长锁模的水平上，同样无法做到精确的光学二进制切换。就目前而言，在光学二进制控制的领域上还未发现相关报道。
因此获得实现方案简便、成本低廉的光学二进制控制光纤激光器仍是激光器发展进程中不懈追求的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于现有技术中现有多波长锁模光纤激光器存在结构复杂、成本较高、稳定性差、无法光学二进制控制效果的缺陷或不足，提供一种光学二进制锁模光纤激光器。本发明提供的光学二进制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，通过光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环半径及偏振器的调节在腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，可以获得可切换4波长锁模，并且可以达到4位数光学二进制控制；同时实验最多获得5位数锁模光学二进制控制。就理论而言，该激光器结构可以获得更高位数的光学二进制控制输出，在光通信领域上是具备信息传递的能力。通过对各器件的工作波长的选择，可以调控该光学二进制锁模光纤激光器的输出波长为2μm，可得到2μm输出的光学二进制锁模光纤激光器。就目前来讲，这是首个2μm可切换多波长锁模光纤激光器，也是第一个光学二进制锁模光纤激光器。
为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种光学二进制锁模光纤激光器，包括泵浦激光器、依次利用单模光纤连接的波分复用器、光纤光学环形谐振腔、耦合器、盘绕单模光纤、第一偏振器、偏振相关隔离器和第二偏振器，第二偏振器通过单模光纤与波分复用器连接并形成环状腔；波分复用器用于接收泵浦激光器输出的激光，通过单模光纤传输，并从耦合器的激光输出端输出。
本发明提供的光学二进制控制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，通过改变光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环半径，同时调节偏振器，可在环形腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，可以获得可切换4波长锁模，并且可以达到4位数光学二进制控制；同时实验最多获得5位数锁模光学二进制控制。就理论而言，该激光器结构可以获得更高位数的光学二进制控制输出，在光通信领域上是具备信息传递的能力。通过对各器件的工作波长的选择，可以调控该光学二进制锁模光纤激光器的输出波长为2μm，可得到2μm输出的光学二进制锁模光纤激光器。就目前来讲，这是首个2μm可切换多波长锁模光纤激光器，也是第一个光学二进制锁模光纤激光器。
具体实现过程如下：
泵浦激光器输出的激光(又称泵浦光)经过波分复用器后进入到光纤光学环形谐振腔，增益光纤吸收泵浦光的能量并进行受激吸收和转化，进而产生激光(例如2μm波段的激光)输出；
在非线性偏振旋转演化(NPE)理论中，偏振相关隔离器和两个偏振控制器，等效构成了一个类快可饱和吸收体。其中，偏振相关隔离器不仅保证腔内光单向导通，同时使输入光变为线偏振光，线偏振光经过后续偏振控制器变为椭圆偏振光。椭圆偏振光可视为两个正交线偏振分量的合成，两个偏振态受自相位调制与交叉相位调制影响，在非线性效应的影响下不断引入相位差，最终的结果是随着非线性效应的不断累积腔内的椭圆偏振发生旋转，并且不同光强光的偏振旋转的程度不同，经过第二个偏振控制器时不同光强的光的透射率不同，因此非线性偏振旋转在实现腔内锁模的同时，也形成了一定周期的透射率谱，带有一定的滤波特性。
与此同时，调节光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环的半径，引入大量的双折射，而随着大量双折射的引入以及两个偏振控制器调节和偏振相关隔离器的作用，形成了可调谐的类似Lyot双折射梳状滤波器结构，具有干涉滤波特性。因此，在整个光纤激光器中有滤波透射率公式：
T＝cos2αcos2β+sin2αsin2β+1/2sin2αsin2βcos2(Δθ+φ)
其中Δθ为PC1和PC2产生的相位延迟，即Δθ＝σ+ρ。两个偏振控制器用来调节通过光纤中光的偏振态，即σ和ρ，也就是控制相位延迟Δθ。通过调节偏振控制器，可以调节滤波透射率，同时将泵浦功率增加到腔内正负反馈区临界点以上，腔内光强不再随泵浦功率增加，而是由于传输系数减小腔内损耗变大使得峰值功率被限制。当非线性偏转效应达到饱和状态时，传输效率随腔内光强的增加而减小，这种强度相关非均匀损耗能抑制腔内的模式竞争。梳状滤波和抑制模式竞争共同作用使得能够容易获得多波长锁模输出，并且通过进一步精细调节偏振控制器，可以实现可切换多波长锁模操作。此结构可以比传统激光器更容易获得可切换的多波长锁模输出，同时实现光学二进制控制。
泵浦激光器可为本领域常规的泵浦激光器，其工作波长也为常规的波长。
优选地，所述泵浦激光器的工作波长为0.8～1.5μm，例如793nm、975nm、1060nm、1545nm、1570nm。以上波长均不局限于单个波长，例如为975nm泵浦激光器，工作波长为975nm±10nm；又例如为1570nm泵浦激光器，工作波长为1570nm±2nm。
优选地，所述波分复用器为1～2μm(例如1μm、1.5μm、2μm)光纤波分复用器，工作波长为1～1.5μm/1～2μm(例如975±10nm/1545±10nm，1570nm±10nm/2000nm±10nm，)，损坏阈值在2W以上。
优选地，所述增益光纤段的总长度为0.6～10m。
更为优选地，所述增益光纤段的总长度为2m。
优选地，所述增益光纤为掺稀土离子单模增益光纤。
更为优选地，所述增益光纤为掺铥单模增益光纤。
泵浦光经过波分复用器后进入到掺铥(Tm)增益光纤中，3H6基能态的Tm3+粒子吸收泵浦光的能量并发生受激吸收跃迁到3F4能级，随着3F4能级上积累的粒子数越多，处于3F4能级上的粒子反转而发生受激辐射跃迁，产生2μm激光输出。
优选地，所述耦合器为90:10的光纤耦合器，工作波长可为1060±10nm、1545±10nm、2000nm±10nm，10％端为激光器输出端。
优选地，所述盘绕单模光纤为标准28通信光纤。
优选地，所述盘绕单模光纤由单模光纤盘绕形成若干个环，环的半径r为5～30cm(例如5cm，10cm，20cm，30cm)，盘绕单模光纤的总长度为10～50m(例如30m)。
优选地，所述偏振相关隔离器的工作波长为1～2μm，例如1060±10nm、1545±10nm、2000nm±10nm。
优选地，所述环形腔的半径R为10～50cm(例如10cm、20cm，30cm，40cm，50cm)。
应当理解的是，盘绕单模光纤中环的半径r小于光纤光学环形谐振腔的半径R。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的光学二进制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤形成双折射，通过改变光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环半径，同时调节偏振器，可在环形腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，可以获得可切换4波长锁模，并且可以达到4位数光学二进制控制；同时实验最多获得5位数锁模光学二进制控制。就理论而言，该激光器结构可以获得更高位数的光学二进制控制输出，在光通信领域上是具备信息传递的能力。
附图说明
图1为实施例1提供的光学二进制控制锁模光纤激光器的结构示意图；
图2为实施例1提供的光学二进制控制锁模光纤激光器的激光切换效果；
图3为实施例2提供的光学二进制控制锁模光纤激光器的激光切换效果；
图4为实施例3提供的光学二进制控制锁模光纤激光器的激光切换效果；
图5为实施例4提供的光学二进制控制锁模光纤激光器的激光切换效果；
其中，1为泵浦激光器-1)；2为波分复用器；3为增益光纤段；4为耦合器；5为盘绕单模光纤；6为第一偏振器，7为偏振相关隔离器，8为第二偏振器，9为光纤光学环形谐振腔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，当原件被称为“设于”、“安设于”另一元件，它既可以直接在另一元件上，也可以存在居中的元件。当一个元件认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或可能同时存在居中元件。本本发明所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
实施例1
本实施例提供一种光学二进制控制锁模光纤激光器，如图1，包括泵浦激光器1、波分复用器2、增益光纤段3、耦合器4、盘绕单模光纤5、第一偏振器6、偏振相关隔离器7和第二偏振器8；其中波分复用器2、增益光纤段3、耦合器4、盘绕单模光纤5、第一偏振器6、偏振相关隔离器7和第二偏振器8依次通过单模光纤首尾连接形成光纤光学环形谐振腔9，波分复用器2用于接收泵浦激光器1输出的激光，通过单模光纤传输，并从耦合器4的激光输出端输出。盘绕单模光纤5由单模光纤盘绕形成若干个环。
其中，泵浦激光器1的输出波长为1570nm；
波分复用器2为2μm光纤波分复用器，工作波长为2000nm/1570nm，损坏阈值达2W；
增益光纤段3为掺Tm增益光纤，长度为2m；
耦合器4为90:10的光纤耦合器，工作波长在2000nm，10％端为激光器输出端；
盘绕单模光纤5为标准28通信光纤，总长度为30m，环半径为5cm；
偏振相关隔离器8为2μm波段偏振相关隔离器，工作波长在2000nm；
光纤光学环形谐振腔9的半径为20cm；
本实施例提供的光学二进制锁模光纤激光器为全光纤结构，结构紧凑，泵浦激光器的输出波长为1570nm，泵浦光经过波分复用器后进入到掺Tm增益光纤中，光波通过偏振相关隔离器出来变为线偏振光后经过第一个偏振控制器变为椭圆偏振光，在环形腔传播中，在交叉相位调制和自相位调制下，偏振态发生旋转，在第二个偏振控制器的作用下，实现选模持续振荡达到激光输出。两个偏振控制器和偏振相关隔离器共同起到可饱和吸收体的作用，实现被动锁模。调节光纤光学环形谐振腔和单模光纤环的半径分别为20cm、5cm，引入大量的双折射，而随着大量双折射的引入以及两个偏振控制器调节和偏振相关隔离器的作用，形成了可调谐的类似Lyot双折射梳状滤波器结构，具有干涉滤波特性。两个偏振控制器用来调节光的偏振态，同时将泵浦功率增加到腔内正负反馈区临界点以上600mw，腔内光强不再随泵浦功率增加，而是由于传输系数减小腔内损耗变大使得峰值功率被限制。当非线性偏转效应达到饱和状态时，传输效率随腔内光强的增加而减小，这种强度相关非均匀损耗能抑制腔内的模式竞争。梳状滤波和抑制模式竞争共同作用使得能够容易获得多波长锁模输出，并且通过进一步精细调节偏振控制器，可以实现可切换多波长锁模操作，通过细微调节偏振控制器，改变偏振态，可以实现多波长锁模单波长切换操作，获得2μm切换4波长锁模1-1切换操作，实现中心波长从1894.18/1908.82/1917.29/1927.03nm到单波长切换，实现光学二进制控制，实验有“1111”转“1000”“0100”“0010”“0001”的操作，如图2。
实施例2
本实施例提供一种光学二进制控制锁模光纤激光器，其结构与实施例1一致，其差异在于：
泵浦激光器1的输出波长为1568nm。
波分复用器2为2μm光纤波分复用器，工作波长为1990nm/1560nm，损坏阈值达2W；
增益光纤段3为掺Tm增益光纤，长度为2m；
耦合器4为90:10的光纤耦合器，工作波长在1990nm，10％端为激光器输出端；
盘绕单模光纤5为标准28通信光纤，总长度为30m，环半径为10cm；
偏振相关隔离器8为2μm波段偏振相关隔离器，工作波长在1990nm；
光纤光学环形谐振腔9的半径为40cm。
本实施例提供的光学二进制锁模光纤激光器为全光纤结构，结构紧凑，泵浦激光器的输出波长为1568nm，泵浦光经过波分复用器后进入到掺Tm增益光纤中，光波通过偏振相关隔离器出来变为线偏振光后经过第一个偏振控制器变为椭圆偏振光，在环形腔传播中，在交叉相位调制和自相位调制下，偏振态发生旋转，在第二个偏振控制器的作用下，实现选模持续振荡达到激光输出。两个偏振控制器和偏振相关隔离器共同起到可饱和吸收体的作用，可以实现被动锁模。调节光纤光学环形谐振腔和单模光纤环的半径分别为40cm、10cm，引入大量的双折射，而随着大量双折射的引入以及两个偏振控制器调节和偏振相关隔离器的作用，形成了可调谐的类似Lyot双折射梳状滤波器结构，具有干涉滤波特性。两个偏振控制器用来调节光的偏振态，同时将泵浦功率增加到腔内正负反馈区临界点以上630mw，腔内光强不再随泵浦功率增加，而是由于传输系数减小腔内损耗变大使得峰值功率被限制。当非线性偏转效应达到饱和状态时，传输效率随腔内光强的增加而减小，这种强度相关非均匀损耗能抑制腔内的模式竞争。梳状滤波和抑制模式竞争共同作用使得能够容易获得多波长锁模输出，并且通过进一步精细调节偏振控制器，可以实现可切换多波长锁模操作，通过细微调节偏振控制器，改变偏振态，可以实现多波长锁模双波长切换操作，获得2μm切换4波长锁模2-2切换操作，实现中心波长从1893.67/1909.13/1916.85/1926.95nm到双波长切换，实现光学二进制控制，实验有“1111”转“1100”“1010”“1001”的操作，如图3。
实施例3
本实施例提供一种光学二进制控制锁模光纤激光器，其结构与实施例1一致，其差异在于：
泵浦激光器1的输出波长为1571nm。
波分复用器2为2μm光纤波分复用器，工作波长为2010nm/1580nm，损坏阈值达2W；
增益光纤段3为掺Tm增益光纤，长度为2m；
耦合器4为90:10的光纤耦合器，工作波长在2010nm，10％端为激光器输出端；
盘绕单模光纤5为标准28通信光纤，总长度为30m，环半径为20cm；
偏振相关隔离器8为2μm波段偏振相关隔离器，工作波长在2010nm；
光纤光学环形谐振腔9的半径为30cm。
本实施例提供的光学二进制锁模光纤激光器为全光纤结构，结构紧凑，泵浦激光器的输出波长为1571nm，泵浦光经过波分复用器后进入到掺Tm增益光纤中，光波通过偏振相关隔离器出来变为线偏振光后经过第一个偏振控制器变为椭圆偏振光，在环形腔传播中，在交叉相位调制和自相位调制下，偏振态发生旋转，在第二个偏振控制器的作用下，实现选模持续振荡达到激光输出。两个偏振控制器和偏振相关隔离器共同起到可饱和吸收体的作用，实现被动锁模。调节激光谐振腔和单模光纤环的半径分别为30cm、20cm，引入大量的双折射，而随着大量双折射的引入以及两个偏振控制器调节和偏振相关隔离器的作用，形成了可调谐的类似Lyot双折射梳状滤波器结构，具有干涉滤波特性。两个偏振控制器用来调节光的偏振态，同时将泵浦功率增加到腔内正负反馈区临界点以上660mw，腔内光强不再随泵浦功率增加，而是由于传输系数减小腔内损耗变大使得峰值功率被限制。当非线性偏转效应达到饱和状态时，传输效率随腔内光强的增加而减小，这种强度相关非均匀损耗能抑制腔内的模式竞争。梳状滤波和抑制模式竞争共同作用使得能够容易获得多波长锁模输出，并且通过进一步精细调节偏振控制器，可以实现可切换多波长锁模操作，通过细微调节偏振控制器，改变偏振态，可以实现多波长锁模三波长切换操作，获得2μm切换4波长锁模3-3切换操作，实现中心波长从1893.76/1908.21/1917.11/1926.88nm到三波长切换，实现光学二进制控制，实验有“1111”转“1101”“1011”的操作，如图4。
实施例4
本实施例提供一种光学二进制控制锁模光纤激光器，其结构与实施例1一致，其差异在于：
泵浦激光器1的输出波长为1572nm。
波分复用器2为2μm光纤波分复用器，工作波长为1996nm/1572nm，损坏阈值达2W；
增益光纤段3为掺Tm增益光纤，长度为2m；
耦合器4为90:10的光纤耦合器，工作波长在2001nm，10％端为激光器输出端；
盘绕单模光纤5为标准28通信光纤，总长度为30m，环半径为30cm；
偏振相关隔离器8为2μm波段偏振相关隔离器，工作波长在2010nm；
光纤光学环形谐振腔9的的半径为50cm。
本实施例提供的光学二进制锁模光纤激光器为全光纤结构，结构紧凑，泵浦激光器的输出波长为1572nm，泵浦光经过波分复用器后进入到掺Tm增益光纤中，光波通过偏振相关隔离器出来变为线偏振光后经过第一个偏振控制器变为椭圆偏振光，在环形腔传播中，在交叉相位调制和自相位调制下，偏振态发生旋转，在第二个偏振控制器的作用下，实现选模持续振荡达到激光输出。两个偏振控制器和偏振相关隔离器共同起到可饱和吸收体的作用，可以实现被动锁模。实现被动锁模。调节光纤光学环形谐振腔和单模光纤环的半径分别为50cm、30cm，引入大量的双折射，而随着大量双折射的引入以及两个偏振控制器调节和偏振相关隔离器的作用，形成了可调谐的类似Lyot双折射梳状滤波器结构，具有干涉滤波特性。两个偏振控制器用来调节光的偏振态，同时将泵浦功率增加到腔内正负反馈区临界点以上620mw，腔内光强不再随泵浦功率增加，而是由于传输系数减小腔内损耗变大使得峰值功率被限制。当非线性偏转效应达到饱和状态时，传输效率随腔内光强的增加而减小，这种强度相关非均匀损耗能抑制腔内的模式竞争。梳状滤波和抑制模式竞争共同作用使得能够容易获得多波长锁模输出，并且通过进一步精细调节偏振控制器，可以实现可切换多波长锁模操作，通过细微调节偏振控制器，改变偏振态，可以实现多波长锁模操作，获得2μm切换5波长锁模切换操作，实现中心波长从1894.04nm/1903.19nm/1908.81nm/1917.13nm/1927.03nm切换到四波长、三波长、双波长以及单波长操作，实现5位数光学二进制控制。实验有“11111”转“11011”“10011”“10001”“10000”的操作，如图5。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学二进制控制锁模光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光器(1)、依次利用单模光纤连接的波分复用器(2)、增益光纤段(3)、耦合器(4)、盘绕单模光纤(5)、第一偏振器(6)、偏振相关隔离器(7)和第二偏振器(8)，第二偏振器(8)通过单模光纤与波分复用器(2)连接并使得单模光纤形成光纤光学环形谐振腔(9)；波分复用器(2)用于接收泵浦激光器(1)输出的激光，通过单模光纤传输，并从耦合器(4)的激光输出端输出。
2.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述泵浦激光器(1)的工作波长为0.8～1.5μm。
3.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器(2)为1～2μm光纤波分复用器，工作波长为1～1.5μm/1～2μm，损坏阈值在2W以上。
4.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤段(3)的总长度为0.6～10m。
5.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为掺稀土离子单模增益光纤。
6.根据权利要求5所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为掺铥单模增益光纤。
7.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述耦合器(4)为90:10的光纤耦合器，工作波长为1～2μm，10％端为激光器输出端。
8.根据权利要求1所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述盘绕单模光纤(5)为标准28通信光纤；所述盘绕单模光纤(5)由单模光纤盘绕形成若干个环，环的半径r为5～30cm，盘绕单模光纤的总长度为10～50m。
9.根据权利要求8所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述偏振相关隔离器(7)的工作波长为1～2μm。
10.根据权利要求8所述光学二进制锁模光纤激光器，其特征在于，所述光纤光学环形谐振腔(9)的半径R为10～50cm。
CN202110465194.2A 2021-04-27 2021-04-27 一种光学二进制控制锁模光纤激光器 Active CN113381274B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110465194.2A CN113381274B (zh) 2021-04-27 2021-04-27 一种光学二进制控制锁模光纤激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110465194.2A CN113381274B (zh) 2021-04-27 2021-04-27 一种光学二进制控制锁模光纤激光器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113381274A true CN113381274A (zh) 2021-09-10
CN113381274B CN113381274B (zh) 2024-04-09

Family

ID=77570210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110465194.2A Active CN113381274B (zh) 2021-04-27 2021-04-27 一种光学二进制控制锁模光纤激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113381274B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1675227A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-28 PolarOnyx , Inc. Nonlinear polarization pulse mode locked fiber laser at a wavelength of one micron
CN101483307A (zh) * 2009-02-03 2009-07-15 江西师范大学 一种偏振相关输出的多波长和被动锁模光纤激光器
US20110158265A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Industrial Technology Research Institute Ring or linear cavity of all-fiber-based ultra short pulse laser system and method of operating the same
US20150200518A1 (en) * 2012-06-14 2015-07-16 Southern Photonics Limited Giant-chirp oscillator
CN106410578A (zh) * 2016-11-15 2017-02-15 长春理工大学 2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器
CN108899748A (zh) * 2018-06-22 2018-11-27 长春理工大学 具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器
CN109616862A (zh) * 2019-02-01 2019-04-12 长春理工大学 一种基于sms结构的锁模脉冲光纤激光器
CN111048973A (zh) * 2019-12-03 2020-04-21 南京大学 一种等离激元混合结构锁模光纤激光器及其构建方法
CN112234423A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 江苏师范大学 一种波长间隔超过50纳米的双波长锁模光纤激光器及双波长锁模激光输出产生方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1675227A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-28 PolarOnyx , Inc. Nonlinear polarization pulse mode locked fiber laser at a wavelength of one micron
CN101483307A (zh) * 2009-02-03 2009-07-15 江西师范大学 一种偏振相关输出的多波长和被动锁模光纤激光器
US20110158265A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Industrial Technology Research Institute Ring or linear cavity of all-fiber-based ultra short pulse laser system and method of operating the same
US20150200518A1 (en) * 2012-06-14 2015-07-16 Southern Photonics Limited Giant-chirp oscillator
CN106410578A (zh) * 2016-11-15 2017-02-15 长春理工大学 2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器
CN108899748A (zh) * 2018-06-22 2018-11-27 长春理工大学 具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器
CN109616862A (zh) * 2019-02-01 2019-04-12 长春理工大学 一种基于sms结构的锁模脉冲光纤激光器
CN111048973A (zh) * 2019-12-03 2020-04-21 南京大学 一种等离激元混合结构锁模光纤激光器及其构建方法
CN112234423A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 江苏师范大学 一种波长间隔超过50纳米的双波长锁模光纤激光器及双波长锁模激光输出产生方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHIYU YAN, ET AL.: ""Switchable multi-wavelength Tm-doped mode-locked fiber laser"", 《OPTICS LETTERS》, vol. 40, no. 9, pages 1916 - 1919 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113381274B (zh) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108963737B (zh) 一种多维复用孤子光纤激光器
US6097741A (en) Passively mode-locked fiber lasers
CN101483307A (zh) 一种偏振相关输出的多波长和被动锁模光纤激光器
US7477664B2 (en) Nonlinear polarization pulse shaping mode locked fiber laser
CN102195229B (zh) 新型正交偏振双波长激光器
Lin et al. Tunable and switchable dual-wavelength dissipative soliton operation of a weak-birefringence all-normal-dispersion Yb-doped fiber laser
CN109378694A (zh) 宽带波长可调色散管理型全光纤超快脉冲激光器及系统
CN108574195A (zh) 一种稳定的可调谐多波长高掺杂掺铒光纤激光器
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
Qin et al. Multi-wavelength thulium-doped fiber laser via a polarization-maintaining Sagnac loop mirror with a theta-shaped configuration
Li et al. Switchable multi-wavelength thulium-doped fiber laser using a cascaded or two-segment Sagnac loop filter
CN213692641U (zh) 一种可调谐2微米锁模光纤激光器
CN216773786U (zh) 一种宽带可调谐的中红外全光纤超短脉冲激光器
Liu et al. Widely tunable multi‐wavelength thulium‐doped fiber laser based on nonlinear polarization rotation
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
CN212033416U (zh) 一种基于保偏光纤交叉熔接技术的全光纤超快激光器
CN208459624U (zh) 超模干涉滤波器及光纤波长可调谐锁模激光器
CN113381274B (zh) 一种光学二进制控制锁模光纤激光器
Zhu et al. Tunable multi-wavelength thulium-doped fiber laser incorporating two-stage cascaded Sagnac loop comb filter
CN110021871A (zh) 一种实现高重频波长可调全光纤超快脉冲激光器及系统的方法
Chen et al. Mode-locked pulse generation from an all-FMF ring laser cavity
CN211981129U (zh) 一种多波长脉冲光纤激光器
CN109449732A (zh) 一种基于稀土掺杂光纤的新型q调制双波长光纤激光器
CN105140766A (zh) 一种高阶群速度锁定矢量孤子激光器及产生方法
CN115632299A (zh) 一种高能量锁模光纤脉冲激光器

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant