CN114552339A - 波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
一种波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器,第一耦合器的a端口通过光纤连接第二耦合器的f端、b端口通过光纤连接偏振无关隔离器、c端口通过光纤连接三片式偏振控制器、d端口通过第二增益光纤与第二波分复用器相连接，第二耦合器的e端口与偏振无关隔离器相连接、g端口通过光纤连接腔外光学检测设备，三片式偏振控制器与第一增益光纤相连接，第一增益光纤与第一波分复用器相连接，第一波分复用器与第二波分复用器通过单模光纤相连接；本发明具有自启动免于维持的特点、锁模状态可以在室温下长期运转、稳定性强等优点，可推广应用到激光锁模技术领域。
Description
技术领域
本发明属于激光器技术领域，具体涉及到一种波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器。
背景技术
随着技术的飞速发展，大容量光纤通信已成为趋势。目前，波分复用(WDM)技术及光时分复用(OTDM)技术的发展为光纤通信提供了技术支持，但是在这两种技术中的任何一种技术基础上进一步扩大通信容量都已经非常困难，如果能将这两种技术结合起来就可以实现更大的通信容量，在这样一种系统中,需要多波长的超短光脉冲源作系统的发射光源。基于超连续谱光源的宽波段可调谐超短光脉冲能够在较宽的光谱范围内产生多波长超短光脉冲，可完全覆盖近红外、中红外波段。所以它在未来的大容量光纤通信中有重要的作用。
传统的几种波长可调谐激光器包括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、布拉格反射激光器以及分布反馈激光器等；对于以上几种激光器而言，可调谐波长范围较窄，光路非常复杂，操作繁琐，封装方式以及工艺较为复杂，有些还会受到外界温度的影响，在制造中成本较高，大大地限制了可调谐激光器的制造与应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、具有自启动免于维持的特点、锁模状态可以在室温下长期运转、稳定性强的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器。
解决上述技术问题采用的技术方案是：第一耦合器的a端口通过光纤连接第二耦合器的f端、b端口通过光纤连接偏振无关隔离器、c端口通过光纤连接三片式偏振控制器、d端口通过第二增益光纤与第二波分复用器相连接，第二耦合器的e端口与偏振无关隔离器相连接、g端口通过光纤连接腔外光学检测设备，三片式偏振控制器与第一增益光纤相连接，第一增益光纤与第一波分复用器相连接，第一波分复用器与第二波分复用器通过单模光纤相连接。
本发明的第二波分复用器、第二增益光纤构成非线性光学环形镜NOLM，非线性光学环境NOLM用于自启动锁模和维持稳定锁模脉冲输出。
本发明的波分复用器、增益光纤、三片式偏振控制器、第一耦合器构成单向主震荡环路，单向主震荡环路用于将锁模脉冲在非线性光学环形镜NOLM和单向主震荡环路中循环放大，生成并输出锁模脉冲。
本发明的第二耦合器的f端和g端输出的光功率比例为95:5。
本发明的第一耦合器为50：50耦合器。
本发明的第一增益光纤和第二增益光纤为掺铋离子光纤，其增益谱覆盖了1100nm～1600nm的常用通信波段。
本发明相比于现有技术具有以下优点：
1、本发明相较于传统的环形腔，8字形腔中的非线性光学环境用于锁模，具有自启动，免于维持的特点，锁模状态可以在室温下长期运转，稳定性强。
2.本发明光纤激光器为全光纤结构，采用的是纤芯直接对接的方法熔接光纤，引入的损耗低，且操作简单。
3.本发明不需要额外在激光腔外增加滤波器，只通过调节三片式偏振控制器的夹角就可以实现波长可谐调的锁模脉冲输出，成本低，易于实现产业化。
4.本发明相较于其他掺杂光纤，掺铋光纤具有覆盖了1100nm～1600nm的超宽带增益谱，可以实现激光器大范围的波长动态谐调输出。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图中：1、第一波分复用器，2、第一增益增益光纤，3、三片式偏振控制器；4、第一耦合器，5、第二耦合器，6、偏振无关隔离器，7、第二增益光纤，8、第二波分复用器，9、单模光纤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本发明涉及的一种波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器,第一耦合器1的a端口通过光纤连接第二耦合器5的f端、b端口通过光纤连接偏振无关隔离器6、c端口通过光纤连接三片式偏振控制器3、d端口通过第二增益光纤7与第二波分复用器8相连接，第二耦合器5的e端口与偏振无关隔离器6相连接、g端口通过光纤连接腔外光学检测设备，三片式偏振控制器3与第一增益光纤2相连接，第一增益光纤2与第一波分复用器1相连接，第一波分复用器1与第二波分复用器8通过单模光纤9相连接，其中，第二耦合器5的f端和g端输出的光功率比例为95:5，第一耦合器4为50：50耦合器。第一增益光纤2和第二增益光纤7为掺铋离子光纤，其增益谱覆盖了1100nm～1600nm的常用通信波段，本实施例中，增益谱覆盖了1310nm和1550nm通信波段。
第二波分复用器8、第二增益光纤7构成非线性光学环形镜NOLM，非线性光学环境NOLM用于自启动锁模和维持稳定锁模脉冲输出。三片式偏振控制器3调整非线性光学环形镜NOLM中的偏振态。波分复用器1，增益光纤2，三片式偏振控制器3，第一耦合器4构成单向主震荡环路，单向主震荡环路用于将锁模脉冲在非线性光学环形镜NOLM和单向主震荡环路中循环放大，生成并输出锁模脉冲。
本实施例中，泵浦源是波长为1160nm的掺镱光纤激光器，单模光纤9长200m，初始光脉冲经第一耦合器4从单向主震荡环路进入非线性光学环境后，分为相向传输的两束强度相同的光。可以通过三片式偏振控制器3，改变进入到非线性光学环境的一束光的偏振态，使之区别于另一束光。具有不同偏振态的两路光场在传输过程中将积累不同的非线性相移，产生相位差。调整三片式偏振控制器3，可以使脉冲峰值部分的相位差为π的整数倍，发生相长干涉，而脉冲边沿部分光强较弱，积累的非线性相移较少，产生相消干涉。脉冲在激光腔内的循环过程中，脉宽被不断压缩，激光器可以实现稳定的锁模脉冲输出，而单向主震荡环路中的三片式偏振控制器3和第一增益光纤2起到了光谱滤波的作用，通过三片式偏振控制器3，可以改变透射峰对应的波长，实现锁模脉冲的波长动态调谐操作。
本发明的工作原理如下：
NPE锁模工作原理：初始光脉冲经第一耦合器4从单向主震荡环路进入非线性光学环境后，分为相向传输的强度相同的两束光。经三片式偏振控制器3后，两束光的偏振态发生变化，由于光纤的自相位调制和交叉相位调制等非线性效应，两束偏振态不同的光将积累不同的非线性相移，形成非线性相移差。两束光在第二耦合器5发生强度相关干涉，光脉冲峰值中心相移差最大，发生相长干涉，而脉冲两翼强度低、相移差小，发生相消干涉，光脉冲在激光腔内的循环过程中，不断地产生自幅度调制导致的脉冲窄化，起到类快可饱和吸收体的作用，从而实现锁模脉冲稳定输出。
波长可谐调原理：第一耦合器4和单模光纤9一起，提供了和波长强度相关的损耗，使得不同波长的光的损耗不同，即等效于一个双折射滤波器。又由于掺铋增益光纤具有其他增益光纤无法比拟的超宽带增益谱，基于此，在获得稳定的锁模脉冲后，通过调节偏振控制器3就可以实现锁模脉冲的动态可调谐输出。
Claims (6)
1.一种波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器,其特征在于：第一耦合器(1)的a端口通过光纤连接第二耦合器(5)的f端、b端口通过光纤连接偏振无关隔离器(6)、c端口通过光纤连接三片式偏振控制器(3)、d端口通过第二增益光纤(7)与第二波分复用器(8)相连接，第二耦合器(5)的e端口与偏振无关隔离器(6)相连接、g端口通过光纤连接腔外光学检测设备，三片式偏振控制器(3)与第一增益光纤(2)相连接，第一增益光纤(2)与第一波分复用器(1)相连接，第一波分复用器(1)与第二波分复用器(8)通过单模光纤(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器，其特征在于：所述的第二波分复用器(8)、第二增益光纤(7)构成非线性光学环形镜NOLM，非线性光学环境NOLM用于自启动锁模和维持稳定锁模脉冲输出。
3.根据权利要求2所述的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器，其特征在于：所述的波分复用器(1)、增益光纤(2)、三片式偏振控制器(3)、第一耦合器(4)构成单向主震荡环路，单向主震荡环路用于将锁模脉冲在非线性光学环形镜NOLM和单向主震荡环路中循环放大，生成并输出锁模脉冲。
4.根据权利要求1所述的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器，其特征在于：所述的第二耦合器(5)的f端和g端输出的光功率比例为95:5。
5.根据权利要求1所述的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器，其特征在于：所述的第一耦合器(4)为50：50耦合器。
6.根据权利要求1所述的波长可调谐的锁模脉冲掺铋光纤激光器，其特征在于：所述的第一增益光纤(2)和第二增益光纤(7)为掺铋离子光纤，其增益谱覆盖了1100nm～1600nm的常用通信波段。
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2020
- 2020-11-24 CN CN202011328562.0A patent/CN114552339A/zh not_active Withdrawn
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