基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，涉及一種激光器。本發(fā)明通過單模被動光纖將合束器、雙包層摻銩光纖、隔離器、偏振控制器、光耦合器和偏振器依次連接成光纖環(huán)形諧振腔，泵浦源通過合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光耦合器的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的孤子激光脈沖。通過偏振控制器的調(diào)節(jié)，即改變腔內(nèi)的雙折射實現(xiàn)光孤子脈沖輸出，脈沖寬度1.6ps，脈沖能量80pJ，脈沖重復頻率15MHz，3dB帶寬4.45nm，中心波長2042nm。在2μm全光纖激光器中，實現(xiàn)了光孤子脈沖的輸出。
【專利說明】基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器，具體是一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]光孤子是指在介質(zhì)傳輸時中由于非線性效應和線性效應之間達到平衡而保持不變的波包。之前報道的孤子光纖激光器因包含自由空間光學元件而對環(huán)境的變化十分敏感，使用全光纖結(jié)構(gòu)則很好的克服了這一不足之處。([I] 8.L.E.Nelson, E.P.1ppen,and H.A.Haus, “Broadly tunable sub-500 fs pulses from an additive-pulsemode-locked thulium-doped fiber ring laser,，，App 1.Phys.Lett.67(1)，19 - 21(1995).)。使用雙包層增益光纖，可以用半導體激光器代替摻鉺光纖放大器(EDFA)作為泵浦源，簡化了腔型設計，同時提高了系統(tǒng)的光一光轉(zhuǎn)化效率。
[0003]被動鎖模光纖激光器因其特有的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單緊湊、量子效率高、大脈沖能量和高平均功率等在非線性光學、超快光學和生物醫(yī)學光子學等方面，有著巨大的應用前景。目前實現(xiàn)被動鎖模的方法主要有半導體可飽和吸收鏡([2]Ursula Keller.Recentdevelopments in compact ultrafast lasers[J].Nature, 2003, 424(14): 831-838.)、非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)技術(shù)([3]Dingyuan Tang.Mechanism of multisoliton format1nand soliton energy quantizat1n in passively mode-locked fiber lasers[J].Physical Review A, 2005, 72 (4): 043816)、石墨烯飽和吸收體([4] Han Zhang.Largeenergy soliton erbium-doped fiber laser with a graphene-polymer composite modelocker [J].Applied Physics Letters, 2009, 95:141103)和碳納米管([5] Frank Wise.Soliton Thulium-Doped Fiber Laser With Carbon Nanotube Saturable Absorber[J].1EEE Photonics Technology Letters, 2009, 21 (3): 128-130)等。非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)作為較成熟的技術(shù)手段，在偏振器和偏振控制器的共同作用下，改變腔內(nèi)光纖的雙折射，得到穩(wěn)定的光孤子脈沖的輸出，同時在系統(tǒng)穩(wěn)定后可將偏振控制器固定，整個系統(tǒng)僅通過改變泵浦光功率即可得到穩(wěn)定脈沖輸出。
[0004]2 ym波段屬于眼安全波段。工作在此波段的激光器系統(tǒng)在自由空間應用中有著獨特的優(yōu)勢。由于在此波段水吸收的強烈作用，2 um光纖激光器也有著廣泛的醫(yī)療用途。光纖雙折射是由光纖纖芯圓對稱性的偏離、橫向內(nèi)應力、或者光纖激光器中殘余扭曲引起的，通過外界條件控制可穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
[0005]1.5 μ m波段基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)的全光纖結(jié)構(gòu)超快激光器的研究已有所報道([3]Dingyuan Tang.Mechanism of multisoliton format1n and soliton energyquantizat1n in passively mode-locked fiber lasers[J].Physical Review A, 2005,72(4):043816),但2 μ m波段基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)的雙包層增益光纖全光纖結(jié)構(gòu)鎖模孤子還未見諸文獻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決目前尚未有2 μ m波段雙包層增益光纖全光纖結(jié)構(gòu)超快激光器的問題，本發(fā)明提供一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻錢全光纖超快激光器，在2 μ m波段全光纖激光器中，實現(xiàn)光孤子脈沖的輸出。
[0007]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，包括泵浦源和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器、雙包層摻錢光纖、隔離器、第一偏振控制器、光稱合器、偏振器和第二偏振控制器通過單模被動光纖依次連接而成；泵浦源通過合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光率禹合器的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:在2 μ m波段全光纖激光器中，實現(xiàn)了基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的光孤子脈沖輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)組成示意圖；
圖2為輸出光孤子的脈沖序列；
圖3為輸出光孤子的干涉自相關(guān)曲線；
圖4為輸出光孤子的光譜圖。

【具體實施方式】
[0010]如圖1所不,一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻錢全光纖超快激光器有一泵浦源I和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器2、雙包層摻銩光纖3、隔離器
4、第一偏振控制器5、光稱合器6、偏振器7和第二偏振控制器8通過單模被動光纖依次連接而成；泵浦源I通過合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光耦合器6的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
[0011]泵浦源I米用波長為793 nm的半導體激光器,標記A為泵浦光輸入，B為光孤子脈沖的輸出。
[0012]合束器2采為793/2000 nm信號/泵浦光合束器，其中標記2a、2b和2c分別為該波分復用器的泵浦端、信號端和輸出端，可購自ITF公司，型號為MMC0211C4057。
[0013]雙包層摻銩光纖3為4 m長的雙包層摻銩光纖，作為激光增益介質(zhì)，可購自Nufern公司型號為SM-TDF-10P/130-HE的雙包層摻銩光纖。
[0014]隔離器4采用光纖隔離器，用于使腔內(nèi)激光沿指定方向振蕩。
[0015]光I禹合器6米用10:90光f禹合器,其中標記6a、6b和6c分別為該光f禹合器的輸入端、輸出端和輸出端，光I禹合器的輸出比率為10 %。
[0016]偏振控制器用于調(diào)節(jié)光纖諧振腔內(nèi)的偏振態(tài)，獲得穩(wěn)定的孤子脈沖序列。所述的第一偏振控制器5和第二偏振控制器8米用直列式偏振控制器或三槳偏振控制器。
[0017]所述的單模被動光纖米用8.8 m長標準單模光纖,可購自Thorlabs公司型號為SM-2000或Corning公司型號為SM_28e的單模被動光纖,所述的單模被動光纖用于連接各個器件。
[0018]光孤子脈沖序列如圖2，橫坐標為時間(Time[ns])，縱坐標為光脈沖強度(Intensity[a.u.]),脈沖重復頻率為 15 MHz。
[0019]使用強度干涉自相關(guān)儀測量獲得的矢量孤子的干涉自相關(guān)信號如圖3，橫坐標為時間(Time [ps]),縱坐標為光脈沖強度(Intensity [a.u.]),脈沖寬度為1.6 ps。
[0020]矢量孤子的光譜如圖4，橫坐標為波長(Wavelength[nm])，縱坐標為光譜強度(Spectral Intensity [dB]) ?光譜3 dB帶寬為4.45nm,中心波長2042 nm,具有明顯的孤子邊帶特征。
[0021]本發(fā)明通過改變輸入光泵浦功率和偏振態(tài)實現(xiàn)光孤子的輸出，脈沖寬度為1.6ps，脈沖重復頻率為15MHz，3 dB帶寬為4.45 nm，中心波長為2042 nm。在2 μ m波段全光纖激光器中，本發(fā)明實現(xiàn)的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的光孤子脈沖輸出，尚屬首次。
【權(quán)利要求】
1.一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:包括泵浦源(1)和光纖環(huán)形諧振腔；所述的光纖環(huán)形諧振腔由合束器(2)、雙包層摻銩光纖(3)、隔離器(4)、第一偏振控制器(5)、光耦合器(6)、偏振器(7)和第二偏振控制器(8)通過單模被動光纖依次連接而成；泵浦源(1)通過合束器的泵浦光輸入端口把泵浦光注入光纖環(huán)形諧振腔，光f禹合器(6 )的輸出端輸出腔內(nèi)振蕩產(chǎn)生的光孤子脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的泵浦源(1)采用波長為793 nm的半導體激光器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述合束器(2)為793/2000 nm泵浦/信號光合束器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的雙包層摻銩光纖(3)采用4 m長的雙包層摻銩光纖作為激光增益介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的隔離器(4)為光纖隔離器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的第一偏振控制器(5)和第二偏振控制器(8)均為直列式偏振控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的光稱合器(6)米用10:90光稱合器。
8.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述的偏振器(7)采用共軸光纖偏振器。
9.如權(quán)利要求1所述的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的雙包層摻銩全光纖超快激光器，其特征在于:所述單模被動光纖采用9.8 m長單模光纖。
【文檔編號】H01S3/098GK104409952SQ201410683032
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】沈德元, 王思鳴, 范旭亮, 王勇, 趙鷺明, 唐定遠 申請人:江蘇師范大學