CN210640481U - 一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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，属于光纤激光器技术领域，由泵浦激光源，非保偏隔离器，光纤波分复用器，光偏振控制器，掺铥光纤，基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体，光纤耦合器组成。本实用新型利用基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体，得到一种结构简单的全光纤结构的梳状滤波器，利用光偏振控制器调节激光腔内的偏振状态，获得结构简单、输出波长间隔长、可切换的多波长锁模激光器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多波长被动锁模光纤激光器，尤其涉及一种基于非线性多模干涉效应的2μm多波长被动锁模光纤激光器，属于光纤激光器技术领域。
背景技术
多波长锁模脉冲光纤激光器能够同时在不同波长上产生超短脉冲, 这在光传感、光学测量、微波光子学、光信号处理、太赫兹波产生和波分复用光传输系统等都有着非常重要的应用。例如在密集波分复用系统,利用一个多波长激光器可以取代原来多个单波长激光器同时工作,降低了系统的成本和复杂性。目前，光纤激光器产生多波长有很多方法。
1、利用调制器产生多波长。但是这种方法需要复杂的技术保证每个波长经过调制器时保持各个的相位同步。
2、利用非线性偏转效应产生多波长。
3、利用多波长滤波器产生多波长。
4、利用非线性效应产生多波长。在高非线性光纤或者光子晶体光纤中产生四波混频或者受激布里渊散射。
目前大多数多波长被动锁模光纤激光器采用的是多波长滤波器产生多波长的方式，此类滤波器例如级联光栅，取样光栅，马赫-曾德尔干涉仪，萨格纳克干涉环等，上述技术已经在各种掺杂光纤激光器实现了多波长输出，但是这些技术获得的多波长锁模激光器多波长相对较为密集，单个波长不容易被选择利用，一般情况不可进行波长切换操作，这类激光器的应用前景受到了限制，而且这些激光器大多集中1μm或者 1.5μm波段，2μm波段多波长被动锁模光纤激光器却少有报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，该激光器具有阈值功率低、结构简单、制作容易、可切换、波长间隔长等特点。
本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案为：
一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光源（1）、第一非保偏隔离器（2）、光纤波分复用器（3）、掺铥光纤（4）、第二非保偏隔离器（5）、光偏振控制器（6）、基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）、光纤耦合器（8）；所述的泵浦激光源（1）与第一非保偏隔离器（2）一端口（201）相连，第一非保偏隔离器（2）二端口（202）与光纤波分复用器（3）一端口（301）相连，光纤波分复用器（3）二端口（302）与掺铥光纤（4）相连，掺铥光纤（4）的另一端与第二非保偏隔离器（5）的一端口（501）相连，第二非保偏隔离器（5）二端口（502）与光偏振控制器（6）一端口（601）相连，光偏振控制器（6）的二端口（602）与基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）一端口（701）相连，基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）二端（702）与光纤耦合器（8）一端口（801）相连，光纤耦合器（8）二端口（802）与光纤波分复用器（3）三端口（303）相连，激光从光纤耦合器（8）的三端口（803）输出。
所述的基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）由单模光纤、阶跃折射率多模光纤和渐变折射率多模光纤按照单模光纤2（703）-渐变折射率多模光纤（706）-阶跃折射率多模光纤（705）-单模光纤1（704）方式熔接制成。
所述的单模光纤1（704）和单模光纤2（703）为同一种纤芯与包层比为9µm/125µm的单模光纤。
所述的阶跃折射率多模光纤（705）和渐变折射率多模光纤（706）分别选用纤芯与包层直径比为105µm/125µm和62.5µm/125µm的多模光纤。
所述的基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）中阶跃折射率多模光纤（705）长度约为100µm，渐变折射率多模光纤（706）长度约为22cm。
本实用新型的有益效果：
1、利用基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体，得到一种结构简单的梳状滤波器，由其构成的光纤激光器可实现波长间隔长的多波长激光输出；
2、利用光偏振控制器调节激光腔内的偏振状态，实现多波长可切换操作；
3、利用全光纤结构制作简单、损伤阈值高、稳定性好等特性，获得结构简单、成本较低、损伤阈值高、稳定性好的多波长锁模激光器。
附图说明
下面结合附图及其实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器的结构示意图。
图2是基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体结构示意图。
1为泵浦激光源；2为第一非保偏隔离器；3为光纤波分复用器；4为掺铥光纤；5为第二非保偏隔离器；6为光偏振控制器；7为基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体；8为光纤耦合器；201为第一非保偏隔离器一端口；202为第一非保偏隔离器二端口； 301为光纤波分复用器一端口；302为光纤波分复用器二端口；303为光纤波分复用器三端口；501为第二非保偏隔离器一端口；502为第二非保偏隔离器二端口；601为光偏振控制器一端口；602为光偏振控制器二端口；701为基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体一端口；702为基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体二端口；703为单模光纤2；704为单模光纤1；705为阶跃折射率多模光纤；706为渐变折射率多模光纤；801为光纤耦合器一端口；802为光纤耦合器二端口；803为光纤耦合器三端口。
具体的实施方式
以下结合本实用新型的结构和工作原理作详细说明：
图1中，一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征包括泵浦激光源（1）、第一非保偏隔离器（2）、光纤波分复用器（3）、掺铥光纤（4）、第二非保偏隔离器（5）、光偏振控制器（6）、基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）、光纤耦合器（8）；所述的泵浦激光源（1）与第一非保偏隔离器（2）一端口（201）相连，第一非保偏隔离器（2）二端口（202）与光纤波分复用器（3）一端口（301）相连，光纤波分复用器（3）二端口（302）与掺铥光纤（4）相连，掺铥光纤（4）的另一端与第二非保偏隔离器（5）的一端口（501）相连，第二非保偏隔离器（5）二端口（502）与光偏振控制器（6）一端口（601）相连，光偏振控制器（6）的二端口（602）与基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）一端口（701）相连，基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）二端（702）与光纤耦合器（8）一端口（801）相连，光纤耦合器（8）二端口（802）与光纤波分复用器（3）三端口（303）相连，激光从光纤耦合器（8）的三端口（803）输出。
一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器的工作原理：
一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器根据图1所示的各部件连接好之后。泵浦激光源（1）发出的泵浦光经过第一非保偏隔离器（2）后通过光纤波分复用器（3）一端口（301）进入环形腔中，泵浦光通过光纤波分复用器（3）的二段口（302）进入掺铥光纤（4），掺铥光纤中的铥离子在泵浦光的激励下处于激发态，受激辐射出2μm左右的光，并在腔内不断放大。第二非保偏隔离器（5）连接在掺铥光纤（4）的另一端，使得激光在腔内只能在一个方向传播。光偏振控制器（6）一端口（601）连接在第二非保偏隔离器（5）后面，通过调节光偏振控制器（6）可以改变谐振腔内的激光的偏振状态，从而能够实现对多波长相位的控制。基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）一端口（701）与光偏振控制器（6）二端口（602）相连，基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）充当了梳状滤波器的作用，通过多模光纤的自聚焦作用使得谐振腔内的模式得到重新分布，配合光偏振控制器（6）的使用就可以获得可切换的多波长锁模操作。光纤耦合器（8）的作用是将腔内的激光输出，它的一端与基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）连接，另一端与光纤波分复用器（3）二端口（302）相连构成一个环形腔，最终产生的多波长锁模激光从光纤耦合器（8）三端口（803）输出。输出端可以连接检测器就可以获得输出光的特性了。
实施例
图1为本实用新型一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器的结构示意图。其中泵浦激光源（1）采用1570nm泵浦激光源，第一非保偏隔离器（2）采用的是1570nm非保偏隔离器，光纤波分复用器（3）采用的是1570nm/2000nm的光纤波分复用器；掺铥光纤（4）选择的是Coractive公司生产的长度2m、纤芯与包层比为8µm/125µm的单包层掺铥光纤；第二非保偏隔离器（5）采用的是2000nm非保偏隔离器；光偏振控制器（6）采用的是光纤环型偏振控制器；基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）采用的是单模-阶跃折射率多模-渐变折射率多模-单模光纤结构的饱和吸收体，图2为这种基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体的结构示意图，其中阶跃折射率多模光纤（705）采用的是Corning公司生产的长度约为100µm、纤芯与包层比为105µm/125µm的阶跃折射率多模光纤；渐变折射率多模光纤（706）采用的是Corning公司生产的长度大约22cm、纤芯与包层比为62.5µm/125µm的渐变折射率多模光纤；单模光纤1和单模光纤2采用规格同为（8~10）µm/125µm的单模光纤；光纤耦合器（8）采用的分光比为10:90的2000nm光纤耦合器，其中10%的光用作输出，90%的光继续在腔内振荡。
泵浦激光源发出的1570nm的泵浦光经过1570nm非保偏隔离器后通过1570nm/2000nm的光纤波分复用器进入环形腔中，1570nm非保偏隔离器作用是保护泵浦激光源免于反射光的损伤。2m长的掺铥光纤中的铥离子在泵浦光的激励下处于激发态，受激辐射出2μm左右的光，并在腔内不断放大。2000nm非保偏隔离器连接在掺铥光纤的另一端，使得激光在腔内只能在一个方向传播。光纤环型偏振控制器连接在2000nm非保偏隔离器后面，通过调节光纤环型偏振控制器可以改变谐振腔内激光的偏振状态，从而能够实现对多波长相位的控制。单模-阶跃折射率多模-渐变折射率多模-单模光纤结构的饱和吸收体与光纤环型偏振控制器相连，饱和吸收体充当了梳状滤波器的作用，通过多模光纤的自聚焦作用使得谐振腔内的模式得到重新分布，配合光纤环型偏振控制器的使用就可以获得可切换的多波长锁模操作。分光比为10:90的2000nm光纤耦合器一端与饱和吸收体的一端相连，另一端与光纤波分复用器一端相连构成一个环形腔，最终，10%的多波长锁模激光从2000nm光纤耦合器三端口输出。当泵浦功率达到360mW时，通过调节光学偏振控制器，获得了中心波长分别为1865nm和1908nm的双波长锁模激光。
以上实施例只是本实用新型所有方案中优选方案之一，其它对一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器结构的简单改变都属于本实用新型所保护的范围。
Claims (5)
1.一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光源（1）、第一非保偏隔离器（2）、光纤波分复用器（3）、掺铥光纤（4）、第二非保偏隔离器（5）、光偏振控制器（6）、基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）、光纤耦合器（8）；所述的泵浦激光源（1）与第一非保偏隔离器（2）一端口（201）相连，第一非保偏隔离器（2）二端口（202）与光纤波分复用器（3）一端口（301）相连，光纤波分复用器（3）二端口（302）与掺铥光纤（4）相连，掺铥光纤（4）的另一端与第二非保偏隔离器（5）的一端口（501）相连，第二非保偏隔离器（5）二端口（502）与光偏振控制器（6）一端口（601）相连，光偏振控制器（6）的二端口（602）与基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）一端口（701）相连，基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）二端（702）与光纤耦合器（8）一端口（801）相连，光纤耦合器（8）二端口（802）与光纤波分复用器（3）三端口（303）相连，激光从光纤耦合器（8）的三端口（803）输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述的基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）由单模光纤、阶跃折射率多模光纤和渐变折射率多模光纤按照单模光纤2（703）-渐变折射率多模光纤（706）-阶跃折射率多模光纤（705）-单模光纤1（704）方式熔接制成。
3.根据权利要求2所述的一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述的单模光纤1（704）和单模光纤2（703）为同一种纤芯与包层比为9µm/125µm的单模光纤。
4.根据权利要求2所述的一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述的阶跃折射率多模光纤（705）和渐变折射率多模光纤（706）分别选用纤芯与包层直径比为105µm/125µm和62.5µm/125µm的多模光纤。
5.根据权利要求1所述的一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述的基于非线性多模干涉效应的饱和吸收体（7）中阶跃折射率多模光纤（705）长度约为100µm，渐变折射率多模光纤（706）长度约为22cm。
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