CN115102016A - 一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，基于双耦合器环形复合腔滤波器的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器,属于光纤通信领域。泵浦源与合束器连接，合束器的一端与掺铥光纤连接，合束器的另一端与耦合器五连接，掺铥光纤的另一端与环形器，环形器的另一端与起偏器连接，环形器还与偏振控制器一连接，偏振控制器一的另一端与取样光栅连接，起偏器的一端与偏振控制器二连接，偏振控制器二的另一端与耦合器一连接，耦合器一与连接耦合器二并联，耦合器二的另一端与耦合器三连接，耦合器三与耦合器四并联，耦合器五的另一端与耦合器四连接。可在2050nm波段实现稳定的单纵模窄线宽激光输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，基于双耦合器环形复 合腔滤波器的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器,属于光纤通信领域。
背景技术
2μm掺铥光纤激光器处于人眼安全波段，这一波段的激光通常被眼 睛的玻璃体吸收而无法达到视网膜，因此在自由空间光通信等需确保人眼 安全的领域内被广泛应用。目前针对2μm波段的激光研究主要集中在 1900-2000nm的高增益范围处，对增益较低的2050波段的研究，尤其是 对2050nm波段的单纵模激光器的报道还相对较少。2050nm波段适用于直 接能量传输、自由空间光通信，并且被应用于大气多普勒激光雷达，因此 研究出激光波长稳定、稳定保持在单纵模运转状态、线宽较窄的高光束质 量高性能的掺铥激光器具有重要意义。设计和制作这种激光器通常可选择 两种腔体结构，短线腔和环形腔。利用短线腔结构实现单纵模，对腔长的 要求较高，通常要求腔长较短，此时增益光纤的长度较短，难以实现较高 增益，输出激光的功率较低。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种单纵模窄线宽掺铥光纤激 光器。
一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，泵浦源与合束器连接，合束器的 一端与掺铥光纤连接，合束器的另一端与耦合器五连接，掺铥光纤的另一 端与环形器，环形器的另一端与起偏器连接，环形器还与偏振控制器一连 接，偏振控制器一的另一端与取样光栅连接，起偏器的一端与偏振控制器 二连接，偏振控制器二的另一端与耦合器一连接，耦合器一与连接耦合器 二并联，耦合器二的另一端与耦合器三连接，耦合器三与耦合器四并联，耦合器五的另一端与耦合器四连接。
793nm的泵浦源通过合束器进入环形腔对增益光纤进行放大，得到放 大的自发辐射谱ASE，经过环形器保证激光能够顺时针运行，取样光栅对 特定波长的光进行反射，偏振控制器一、起偏器、偏振控制器二形成非线 性偏振旋转结构NPR。取样光栅通过调节环行腔内的偏振态得到三种波长 的激光输出，分别为2046.9nm,2048.4nm,2049.8nm。在环形腔内采用NPR 结构。
本发明取得技术效果如下：
提出了一种基于双耦合器环形复合腔滤波器的单纵模窄线宽掺铥光 纤激光器，使用了泵浦源、合束器、掺铥光纤、环形器、偏振控制器、起 偏器、耦合器，可在2050nm波段实现稳定的单纵模窄线宽激光输出。
采用了取样光栅06，可以通过调节环行腔内的偏振态得到三种波长的 激光输出。
在腔内采用NPR结构，进行波长切换时，可以较好地抑制增益竞争。
合理的设计了子环腔各个耦合器的耦合比以及两个子环腔的长度差， 并对实验所需参数进行了仿真，达到了较好的滤波效果。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理 解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提 供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例 及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为一种基于双耦合器环形复合腔滤波器的单纵模窄线宽掺铥光纤 激光器结构示意图。
图2a为输出激光在1个小时内的单纵模稳定运转情况。
图2b为输出激光的频率噪声功率谱密度，分析可得在测量时间为 0.001s下的线宽为3.64KHz。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于 本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理 解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、 步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他 特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称 元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件 或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或” 包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理 解相同的意义。
为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实 施例并不构成对本发明的限定。
实施例1：如图1、图2a及图2b所示，一种单纵模窄线宽掺铥光纤 激光器，利用环形腔实现单纵模，不受腔长的限制，可加入足够长的增益 光纤，同时可在腔内引入多种滤波器件，比较灵活。
一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，通过使用泵浦源、合束器、掺铥 光纤、环形器、偏振控制器、取样光栅、起偏器及耦合器设计制作激光器， 实验原理简单，选择合适的窄带光栅和环形滤波器可以实现2050波段的 单纵模窄线宽激光输出。
一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，解决的技术问题是目前许多掺铥 光纤激光器无法稳定保持单纵模状态以及进一步压窄线宽。
一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，泵浦源1与合束器2连接，合束 器2的一端与掺铥光纤3连接，合束器2的另一端与耦合器五13连接， 掺铥光纤3的另一端与环形器4，环形器4的另一端与起偏器7连接，环 形器4还与偏振控制器一5连接，偏振控制器一5的另一端与取样光栅6 连接，起偏器7的一端与偏振控制器二8连接，偏振控制器二8的另一端 与耦合器一9连接，耦合器一9与连接耦合器二10并联，耦合器二10 的另一端与耦合器三11连接，耦合器三11与耦合器四12并联，耦合器 五13的另一端与耦合器四12连接。
793nm的泵浦源1通过合束器2进入环形腔对增益光纤3进行放大， 得到放大的自发辐射谱ASE，经过环形器4保证激光能够顺时针运行，取 样光栅6对特定波长的光进行反射，偏振控制器一5、起偏器7、偏振控 制器二8形成非线性偏振旋转结构NPR,起到抑制增益竞争作用。
由耦合器一9、耦合器二10、耦合器三11及耦合器四12和窄带光栅 共同作用，使激光处于单纵模运转状态，同时将线宽压窄至KHz量级。
采用了取样光栅6，可以通过调节环行腔内的偏振态得到三种波长的 激光输出，分别为2046.9nm,2048.4nm,2049.8nm。
在环形腔内采用NPR结构，进行波长切换时，可以较好地抑制增益竞 争。NPR是非线性偏振旋转，由两个偏振控制器和一个起偏器组成，通过 改变两个偏振控制器的角度，使偏振光的旋转角度发生变化，输出光强也 随之改变，此时各个波长处于增益竞争状态，和偏振控制器偏振角度相同 的激光才能实现输出。
合理的设计了子环腔各个耦合器的耦合比以及两个子环腔的长度差， 子环腔是由多个耦合器级联或串联形成的结构，通过改变子环腔的长度和 耦合器的耦合比，能够实现不同的滤波效果，基于游标效应，通过合理设 计子环腔的腔长，能够扩大激光腔的纵模间隔。本次设计了双环结构，四 个耦合器的耦合比为0.52,0.43,0.59,0.46，子环腔含有两个环，长度分 别为1m，1.02m,相差0.02m。
并对实验所需参数进行了仿真，达到了较好的滤波效果。
实验测得输出波长的单纵模稳定性如图2a所示,根据自零差法选用频 谱仪测得输出波长2048.4nm的射频频谱输出，可以观测到在0-100MHz 内，只有零频存在，不含非零频率成分，插图展示了在测量时间为一个小 时下，均无跳模出现，表明输出波长的单纵模稳定性较好。
实验测得输出波长的线宽如图2b所示，通过延时自外差法和2微米 线宽测试系统，测得输出波长2048.4nm的频率噪声功率谱密度，分析可 知，在测量时间为0.001s下，线宽值为3.64kHz。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没 有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员 来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围 之内。
Claims (4)
1.一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于，泵浦源与合束器连接，合束器的一端与掺铥光纤连接，合束器的另一端与耦合器五连接，掺铥光纤的另一端与环形器，环形器的另一端与起偏器连接，环形器还与偏振控制器一连接，偏振控制器一的另一端与取样光栅连接，起偏器的一端与偏振控制器二连接，偏振控制器二的另一端与耦合器一连接，耦合器一与连接耦合器二并联，耦合器二的另一端与耦合器三连接，耦合器三与耦合器四并联，耦合器五的另一端与耦合器四连接。
2.根据权利要求1所述的一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于，793nm的泵浦源通过合束器进入环形腔对增益光纤进行放大，得到放大的自发辐射谱ASE，经过环形器保证激光能够顺时针运行，取样光栅对特定波长的光进行反射，偏振控制器一、起偏器、偏振控制器二形成非线性偏振旋转结构NPR。
3.根据权利要求1所述的一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于，取样光栅通过调节环行腔内的偏振态得到三种波长的激光输出，分别为2046.9nm,2048.4nm,2049.8nm。
4.根据权利要求1所述的一种单纵模窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于，在环形腔内采用NPR结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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