專利名稱：一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器的制作方法
一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器本發(fā)明涉及偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器[背景技術]由于光纖激光器具有增益特性好、輸出光束質量好、體積小、使用靈活、與光纖通信系統(tǒng)連接方便等特點，使得光纖脈沖激光器在眾多領域已經(jīng)得到了廣泛應用。目前光纖脈沖激光器常用的鎖模方式有偏振旋轉鎖模和可飽和吸收鎖模，但是都存在一定缺陷，偏振旋轉鎖模的鎖模閾值高，而且光纖質量輕易受外界干擾，機械振動會導致偏振旋轉鎖模不穩(wěn)甚至消失，得到的脈沖沒有長期穩(wěn)定性，脈沖序列的調制也相當大，不能自啟動；可飽和吸收鎖?？梢詫崿F(xiàn)鎖模自啟動，但是得到的脈沖易分裂、高噪聲，且長時間鎖模脈沖會對可飽和吸收體造成損傷。實驗中一般都是采用加防護罩和使用減震平臺等等方式來降低各種噪聲帶來的影響，但是在實際應用中并不可行，特別是在工業(yè)激光應用領域，劇烈震動是不可避免的，通過這些措施并不能消除干擾。保偏光輸出也成為光纖激光器研究的重點，光纖通信外調制、光纖陀螺、傳感等都對激光器的偏振特性有嚴格要求，要求其有單偏振輸出。一般米用非保偏光纖制成的激光器，能夠得到較穩(wěn)的功率輸出，但激光的偏振態(tài)紊亂，簡單地加入起偏器會使激光器的輸出功率不穩(wěn)定，而且偏振特性也得不到改善。實現(xiàn)單偏振輸出最簡單的方法是采用保偏光纖制作激光器，但由于保偏摻雜光纖價格昂貴，而且技術還不夠成熟，不能滿足應用要求，使其應用受到了限制。影響光纖激光器發(fā)展的另一個因素就是泵浦功率，一般來說，低功率泵浦的激光器可以極大地降低整體器件的成本，但在低功率泵浦時，啟動和維持鎖模將變得更加困難，并且影響鎖模的長期穩(wěn)定性。本發(fā)明克服了上述技術的不足，提供了一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，該發(fā)明采用σ腔型結構，用偏振旋轉和可飽和吸收聯(lián)合控制，首先是利用可飽和吸收體能實現(xiàn)鎖模自啟動，并且降低了鎖模閾值，穩(wěn)定性好，它的吸收響應時間可以控制脈沖寬度；然后偏振旋轉可以抑制脈沖分裂，降低鎖模噪聲，兩者同時鎖模得到的鎖模脈沖序列更穩(wěn)定，抗干擾能力更強，并且激光器能長期穩(wěn)定運行；最后用偏振分束器實現(xiàn)脈沖激光保偏輸出。同時改用不同長度的光纖，以及不同型號的增益光纖、偏振分束器和可飽和吸收體，可以實現(xiàn)不同重復頻率和中心波長的脈沖激光輸出。采用光纖封裝的偏振分束器和可飽和吸收體，可以做成全光纖的激光器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案:—種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，包括有順次連接泵浦源1、用于將泵浦光和反射光耦合進光路的波分復用器2、用于產(chǎn)生激光所需的反轉粒子數(shù)的增益光纖
3、用于控制激光重復頻率的非增益光纖4、用于改變激光偏振態(tài)的偏振控制器5以及用于將激光分成兩束的偏振分束器6,所述偏振分束器6 —激光輸出端連接用于產(chǎn)生非線性飽和吸收來實現(xiàn)鎖模自啟動的可飽和吸收體7,偏振分束器6另一激光輸出端為保偏輸出端，所述可飽和吸收體7的反射光經(jīng)偏振分束器6進入波分復用器2中。所述偏振分束器6與可飽和吸收體7之間依次設有λ /4波片和微透鏡。所述偏振控制器5與偏振分束器6之間設有光準直器。所述偏振控制器5與光直準器之間設有光隔離器。所述偏振分束器6與波分復用器2之間設有光準直器。所述偏振分束器6與可飽和吸收體7之間設有偏振控制器。所述偏振控制器5與偏振分束器6之間設有光隔離器.
所述增益光纖3為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體，所述非增益光纖4也為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體。所述偏振分束器6為空間偏振分束器或2X2全光偏振分束器。所述飽和吸收體7為半導體可飽和吸收反射鏡、涂覆有飽和吸收材料的反射鏡或摻雜具有飽和吸收特性離子的反射鏡。本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明可實現(xiàn)偏振態(tài)穩(wěn)定控制的鎖模光纖激光器，可形成穩(wěn)定的鎖模自啟動，不需要人工調校，使用方便，適合滿足工業(yè)激光的應用；其輸出的脈沖是偏振態(tài)實現(xiàn)自穩(wěn)定控制，而且是常規(guī)非保偏光纖中實現(xiàn)穩(wěn)定的保偏輸出，有利脈沖壓縮、調控、非線性頻率變換、非線性光學成像等一系列實際應用。2、本發(fā)明利 用光纖激光腔內非線性偏振旋轉控制產(chǎn)生等效的快速非線性飽和效應，降低光纖激光腔內飽和吸收的閾值，獲得超低閾值的鎖模自啟動，克服常規(guī)被動鎖模光纖激光中脈沖漲落或長期光照射飽和吸收體，如半導體可飽和吸收反射鏡(SESAM)等，而不可避免地產(chǎn)生的光損傷，增加鎖模光纖激光的長期穩(wěn)定性和使用壽命。3、本發(fā)明利于控制光纖偏振非線性旋轉以鉗制光纖激光腔內峰值功率,降低被動鎖模的脈沖漲落，克服常規(guī)的非線性偏振旋轉鎖模易受外界干擾等缺陷，獲得穩(wěn)定的鎖模超短脈沖激光，也利于克服脈沖漲落對SESAM反射鏡可能的損傷。4、本發(fā)明在低泵浦閾值下鎖模自啟動，可克服光纖腔內非線性效應可能誘導的光譜畸變，輸出無光譜畸變的高斯型光譜；也可克服光纖非線性B積分對脈沖寬度的影響，輸出脈沖易于壓縮，得到脈沖對比度高且無旁瓣的飛秒脈沖；鎖模閾值低可以極大地降低激光腔內的高階非線性效應及強度一相位噪聲。5、本發(fā)明所涉及的偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器,兼容鎖模光纖激光脈沖時間頻譜特性的多種調控方法，如調諧泵浦光功率、控制光纖腔內偏振狀態(tài)、控制光纖激光腔長度等。

圖1為本發(fā)明的原理結構圖；圖2為本發(fā)明實施例一半空間半光纖激光器結構不意圖；圖3為本發(fā)明實施例二全光纖激光器結構示意圖。[具體實施方式
]下面結合附圖與本發(fā)明的實施方式作進一步詳細的描述:如圖1所不,一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于:包括有順次連接泵浦源1、用于將泵浦光和反射光耦合進光路的波分復用器2、用于產(chǎn)生激光所需的反轉粒子數(shù)的增益光纖3、用于控制激光重復頻率的非增益光纖4、用于改變激光偏振態(tài)的偏振控制器5以及用于將激光分成兩束的偏振分束器6,所述偏振分束器6 —激光輸出端連接用于產(chǎn)生非線性飽和吸收來實現(xiàn)鎖模自啟動的可飽和吸收體7，偏振分束器6另一激光輸出端為保偏輸出端，所述可飽和吸收體7的反射光經(jīng)偏振分束器6進入波分復用器2中。
實施例一:如圖2所示，所述偏振分束器6與可飽和吸收體7之間依次設有λ /4波片和微透鏡。所述偏振控制器5與偏振分束器6之間設有光準直器。所述偏振控制器5與光準直器之間設有光隔離器。所述偏振分束器6與波分復用器2之間設有光準直器。如上所述本實施例為半空間半光纖激光器結構，采用圖2所示的σ腔結構，利用可飽和吸收鏡和偏振旋轉來實現(xiàn)鎖模。本實施例采用波長為980nm的半導體激光器進行正向泵浦，通過波分復用器耦合進光路，為了充分吸收，采用高摻雜的摻鐿光纖做為增益介質。從摻鐿光纖出來的光進入HI1060的單模光纖，這里單模光纖用于控制重復頻率，由f = c/nL可知，其中f為重復頻率，c為光速，η為光纖折射率，L為光腔長度，改變激光器的腔長，可以實現(xiàn)不同重復頻率脈沖輸出。經(jīng)單模光纖后光進入偏振控制器，改變激光的偏振態(tài)。然后光通過一個波長為1040nm的光隔離器，確保光的單向運行。光準直器讓光纖光變成空間光，所用光準直器的中心波長為1040nm，耦合距離為300mm。空間光經(jīng)過一個中心波長在1040nm的空間偏振分束器分為豎直偏振和水平偏振兩束光，一束光用于輸出，另一束光經(jīng)過一個波長為1040nm的λ /4玻片，偏振方向改變45度，然后通過微透鏡把聚焦在可飽和吸收體上。所用可飽和吸收體中心波長為1040nm，調制深度為40，時間延遲為7ps。通過可飽和吸收體反射回來的光再次經(jīng)過1040nm的λ /4的玻片出射，光偏振方向再改變45度，原來的水平偏振光變?yōu)樨Q直偏振的光，再次經(jīng)過偏振分束器時發(fā)生反射。再用配對的光準直器將空間光耦合進腔內。這里光準直器到可飽和吸收體的距離約為150_，往返一次剛好滿足一對可飽和吸收體的耦合距離，所用光準直器的耦合效率為70%。耦合入腔內的光進入波分復用器形成環(huán)形腔。實施例二:如圖3所示，所述偏振分束器6與可飽和吸收體7之間設有偏振控制器。所述偏振控制器5與偏振分束器6之間設有光隔離器.
如上所述，本實施例為全光纖激光器結構，采用圖3所示的σ腔結構，利用可飽和吸收鏡和偏振旋轉來實現(xiàn)鎖模。本實施例采用波長為980nm的半導體激光器進行正向泵浦，通過波分復用器耦合進光路，為了充分吸收，采用高摻雜的摻鐿光纖做為增益介質。單模光纖用于控制重復頻率，其長度根據(jù)實際所需脈沖重復頻率而定。偏振控制器用來改變激光的偏振態(tài)。然后光通過一個波長為1040nm的光隔離器，確保光的單向運行。經(jīng)隔離器出來的光接入中心波長為1040nm的光纖偏振分束器,其中光纖偏振分束器一相鄰兩端為單模光纖,用于連接隔離器和波分復用器，用于腔內循環(huán)；另外兩端為保偏光纖，用于輸出和連接光纖可飽和吸收體，所用可飽和吸收體中心波長為1040nm。實施例三:本實施例為中心波長的控制，在圖2和圖3中保持激光器腔型結構不變，利用可飽和吸收鏡和偏振旋轉來實現(xiàn)鎖模。本實施例采用波長為980nm的半導體激光器進行正向泵浦，用波分復用器將泵浦光率禹合進光路，米用高摻雜的摻鉺光纖做為增益介質，用中心波長1550nm單模光纖控制脈沖的重復頻率。經(jīng)單模光纖后光進入偏振控制器，改變激光的偏振態(tài)。然后光再通過一個波長為1550nm的光隔離器,確保光的單向運行，圖2中將光準直器、λ /4玻片、空間偏振分束器以及可飽和吸收體的中心波長換為1550nm，實現(xiàn)半空間半光纖中心波長在1550nm的脈沖激光輸出；圖3中將光纖偏振分束器和可飽和吸收體換成中心波長1550nm即可,貝Ij實現(xiàn)全光纖上網(wǎng)中心波長在1550nm的脈沖激光輸出。所述增益光纖(3)為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體，所述非增益光纖(4)也為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體。如上所述，通過改變增益光纖的類型以及非增益光纖的類型，實現(xiàn)不同中心波長脈沖激光的輸出。所述偏振分束器6為空間偏振分束器或2X2全光偏振分束器。如上所述，通過改變偏振分束器的類型來實現(xiàn)光纖激光腔內偏振態(tài)非線性飽和吸控的制收。所述飽和吸收體7為半導體可飽和吸收反射鏡、涂覆有飽和吸收材料的反射鏡、摻雜具有飽和吸收特性離子的反射鏡，或與可飽和材料的結合的光纖Bragg光柵反射鏡。如上所述，通過改變飽和吸收體的類型來實現(xiàn)不同中心波長脈沖激光的輸出。
權利要求
1.一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器,其特征在于:包括有順次連接泵浦源(I)、用于將泵浦光和反射光耦合進光路的波分復用器(2)、用于產(chǎn)生激光所需的反轉粒子數(shù)的增益光纖(3)、用于控制激光重復頻率的非增益光纖(4)、用于改變激光偏振態(tài)的偏振控制器(5 )以及用于將激光分成兩束的偏振分束器(6 ),所述偏振分束器(6 ) 一激光輸出端連接用于產(chǎn)生非線性飽和吸收來實現(xiàn)鎖模自啟動的可飽和吸收體(7)，偏振分束器(6)另一激光輸出端為保偏輸出端，所述可飽和吸收體(7)的反射光經(jīng)偏振分束器(6)進入波分復用器(2)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振分束器(6)與可飽和吸收體(7)之間依次設有 /4波片和微透鏡。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振控制器(5)與偏振分束器(6)之間設有光準直器。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振控制器(5)與光準直器之間設有光隔離器。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振分束器(6)與波分復用器(2)之間設有光準直器。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振分束器(6)與可飽和吸收體(7)之間設有偏振控制器。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振控制器(5)與偏振分束器(6)之間設有光隔離器。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述增益光纖(3)為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體，所述非增益光纖(4)也為單模、多模光纖、雙包層或光子晶體。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述偏振分束器(6)為空間偏振分束器或2X2全光偏振分束器。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于所述飽和吸收體(7 )為半導體可飽和吸收反射鏡、涂覆有飽和吸收材料的反射鏡或摻雜具有飽和吸收特性離子的反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏振態(tài)穩(wěn)定控制的自啟動鎖模光纖激光器，其特征在于包括有順次連接泵浦源1、用于將泵浦光和反射光耦合進光路的波分復用器2、用于產(chǎn)生激光所需的反轉粒子數(shù)的增益光纖3、用于控制激光重復頻率的非增益光纖4、用于改變激光偏振態(tài)的偏振控制器5以及用于將激光分成兩束的偏振分束器6，所述偏振分束器6一激光輸出端連接用于產(chǎn)生非線性飽和吸收來實現(xiàn)鎖模自啟動的可飽和吸收體7，偏振分束器6另一激光輸出端為保偏輸出端，所述可飽和吸收體7的反射光經(jīng)偏振分束器6進入波分復用器2中，本發(fā)明裝置具有鎖模脈沖序列更穩(wěn)定，抗干擾能力更強，激光器能長期穩(wěn)定運行等優(yōu)點，實現(xiàn)不同重復頻率和中心波長的脈沖激光輸出。
文檔編號H01S3/067GK103151683SQ20131004976
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權日2013年2月7日
發(fā)明者梁崇智, 曾和平, 楊祥輝 申請人:廣東漢唐量子光電科技有限公司