基于m-z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于馬赫-曾德(M-Z)干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，屬于光信息技術領域。
【背景技術】
[0002]摻銩光纖激光器工作在人眼安全波段，在激光雷達、遙感、醫(yī)療、自由空間光通信等領域具有較好的應用前景，已成為當今最具發(fā)展?jié)摿Φ募す饧夹g之一。
[0003]多波長摻銩光纖激光器在波分復用能夠替代由多個傳統(tǒng)激光器組合的復雜結構，并同時滿足多信道數(shù)的要求，可很大簡化系統(tǒng)結構，降低成本。
[0004]目前關于多波長摻銩光纖激光器的發(fā)明與研宄尚處于起步階段，現(xiàn)有的多波長摻銩光纖激光器主要有以下幾種方案:1、采用非線性偏振旋轉與四波混頻效應；2、采用非線性光纖環(huán)形鏡；3、采用高雙折射光纖布拉格光柵。方案I與方案2均基于非線性效應，非線性效應可有效抑制模式競爭，但需要在激光腔內引入百米以上的高非線性光纖，閾值高，穩(wěn)定性差，結構復雜，不利于器件集成與小型化。方案3所得到的多波長激光波長數(shù)受限，并且波長數(shù)不可調諧，難以產(chǎn)生3個以上波長輸出。因此，簡化多波長光纖激光器結構同時并有效地抑制由銩原子均勻加寬導致的模式競爭，是提高多波長光纖激光器性能，降低成本的最有效方法。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有多波長摻銩光纖激光器閾值高、穩(wěn)定性差、結構復雜的技術問題，提出了一種基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器。
[0006]基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，包括激光泵浦源、波分復用器、單模摻銩光纖、第一偏振控制器第二偏振控制器、第一耦合器、第二耦合器、保偏摻銩光纖和環(huán)行器；
[0007]其特征是，激光泵浦源與波分復用器的a端連接，波分復用器的b端和c端分別與單模摻銩光纖和第一偏振控制器連接，第一偏振控制器的另一端和第一耦合器dl端連接，第一耦合器的d3端和第二偏振控制器連接，第二偏振控制器另一端和保偏摻銩光纖連接，保偏摻銩光纖另一端和第二耦合器的el端連接，第二耦合器的e2端和第一耦合器的d4端連接，第二耦合器的e3端和e4端連接，第一耦合器的d2端作為輸出端，摻銩光纖另一端和環(huán)行器的fl端連接，環(huán)行器的f2端和f3端連接，形成全光纖激光線性腔激光器結構。
[0008]泵浦源采用1573nm的激光二極管，波分復用器的a、b、c端分別為1570nm端、公共端和2000nm端。
[0009]單模摻鎊光纖長度優(yōu)選4m，保偏摻鎊光纖長度優(yōu)選4m。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用一種新型結構的M-Z全光纖干涉儀，很大程度提高了輸出激光穩(wěn)定性，降低閾值功率，簡化了結構，通過調節(jié)第二偏振控制器(4-2)改變兩干涉臂的光強比，可改變M-Z干涉儀濾波峰值強度，從而實現(xiàn)波長數(shù)為1-4個可調諧，波長間隔為2.3nm，單波長線寬為0.045nm，波長間隔可通過改變保偏光纖6長度改變，保偏摻銩光纖6同時作為相位延遲器和飽和吸收體，可吸收線性腔內的自激振蕩模，減弱自激振蕩模和多波長激光之間的模式競爭，優(yōu)化輸出光譜，提高輸出激光穩(wěn)定性，輸出多波長激光一小時內波長穩(wěn)定性優(yōu)于0.02nm，功率穩(wěn)定性優(yōu)于0.5dB。單波長可調諧范圍接近20nmo
[0011]本發(fā)明結構簡單、成本低、閾值低、穩(wěn)定性高及易于集成，在波分復用、光纖傳感、光通信等領域具有較好的應用前景。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器結構示意圖。
[0013]圖2中(a)為一小時內單波長激光輸出光譜；(b)為一小時內雙波長激光輸出光譜；(C)為一小時內三波長激光輸出光譜；(d)為一小時內四波長激光輸出光譜。
[0014]圖3為1.91μπι波段單波長激光光譜。
[0015]圖4展示了單波長可調諧范圍。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明做詳細說明。
[0017]如圖1所示，基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，包括激光泵浦源1、波分復用器2、單模摻鎊光纖3、第一偏振控制器4-1第二偏振控制器4-2、第一親合器5-1、第二親合器5-2、保偏摻鎊光纖6、環(huán)行器7。
[0018]該激光器的各部件連接均采用光纖熔接，1573nm激光泵浦源I與波分復用器2的a端連接，波分復用器2的b端與單模摻銩光纖3 —端連接，波分復用器2的c端與第一偏振控制器4-1 一端連接，第一偏振控制器4-1的另一端與第一耦合器5-1的dl端連接，單模摻銩光纖3的另一端與環(huán)行器7的Π端連接，環(huán)行器7的f2端與f3端連接，構成反饋環(huán)結構。
[0019]其中，1573nm激光二極管泵浦源I最大輸出為250mW，波分復用器2的a、b、c端分別為1570nm端、公共端、2000nm端。單模摻鎊光纖3長度優(yōu)化為4m，在250mW泵浦條件下對應轉換效率最高。
[0020]本發(fā)明中M-Z干涉儀包括3dB第一耦合器5-l、3db第二耦合器5_2、第二偏振控制器4-2、保偏摻鎊光纖6，第一親合器5-1的d3端與第二偏振控制器4-2連接，第二偏振控制器4-2的另一端與保偏摻銩光纖6連接，保偏摻銩光纖6長度優(yōu)化為4m，第二偏振控制器4-2與保偏摻鎊光纖6構成可變相位延遲，保偏摻鎊光纖6另一端與第二親合器5-2的el端連接，構成馬赫-增德干涉儀的一個干涉臂，第二耦合器5-2的e3與e4端連接，構成反射式光路，第二親合器5-2的e2端與第一親合器的d4端連接，構成M-Z干涉儀的另一個干涉臂，第一耦合器的d2端作為輸出端。
[0021]開啟激光泵浦源1，在175mW-250mW范圍內調節(jié)激光泵浦源I功率可改變激光輸出功率。泵浦光通過波分復用器2注入4m單模摻銩光纖3，產(chǎn)生的2 μ m波段背向放大自發(fā)輻射光經(jīng)第一偏振控制器4-1，再由第一親合器5-1的dl端注入M-Z干涉濾波器，放大自發(fā)福射光被第一耦合器5-1分為強度相同的兩部分，分別經(jīng)過兩個干涉臂傳播，其中沿d3端至el端干涉臂傳播的光經(jīng)第二偏振控制器4-2和保偏摻銩光纖6后產(chǎn)生附加相位延遲，導致經(jīng)兩臂后的放大自發(fā)輻射光產(chǎn)生固定光程差，在第二耦合器5-2處形成干涉，經(jīng)第二耦合器5-2反射后在第一耦合器5-1出再次形成干涉，從而實現(xiàn)梳狀濾波，濾波后的部分寬帶光由第一耦合器的dl端返回腔內再由環(huán)行器7反饋，從而在線形腔內持續(xù)振蕩，形成多波長激光輸出。
[0022]圖2(a)、(b)、(c)、(d)分別為一小時內單波長、雙波長、三波長、四波長的輸出光譜，記錄間隔為10分鐘，通過調節(jié)第二偏振控制器(4-2)改變兩干涉臂的光強比，可改變M-Z干涉儀濾波峰值強度，從而實現(xiàn)波長數(shù)調諧。波長間隔可通過改變保偏摻銩光纖6長度實現(xiàn)調諧，調諧規(guī)律為:長光纖對應短波長間隔，呈線性變化規(guī)律。
[0023]圖3為1.91 μ m處單波長激光輸出光譜，其邊模抑制比為45dB，3dB線寬為0.045nm。
[0024]第二偏振控制器4-2與保偏摻銩光纖6的引用有效地優(yōu)化了 M-Z干涉儀的濾波特性，傳統(tǒng)的反射式M-Z干涉儀的梳狀濾波周期需要通過改變兩干涉臂臂長差改變，操作繁瑣，通常實現(xiàn)Inm以上的濾波間隔，臂長差需精確到0.1mm以內，對工藝要求較高。該結構僅通過改變保偏摻銩光纖6長度就可實現(xiàn)濾波周期改變，操作簡單有效。其中保偏摻銩光纖6另一作用是作為飽和吸收體，可吸收線性腔內的自激振蕩模，減弱自激振蕩模和多波長激光之間的模式競爭，優(yōu)化輸出光譜，提高輸出激光穩(wěn)定性，其波長穩(wěn)定性小于0.02nm，功率穩(wěn)定性小于0.5dB。
[0025]調節(jié)第二偏振控制器4-2，使輸出波長數(shù)保持為一個，再調節(jié)第一偏振控制器4-1，可實現(xiàn)單波長的調諧范圍(1895nm-1915nm)接近20nm。如圖4所示。
【主權項】
1.基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，包括激光泵浦源(I)、波分復用器(2)、單模摻銩光纖(3)、第一偏振控制器(4-1)第二偏振控制器(4-2)、第一耦合器(5-1)、第二耦合器(5-2)、保偏摻銩光纖(6)和環(huán)行器(7); 其特征是，激光泵浦源(I)與波分復用器(2)的a端連接，波分復用器(2)的b端和c端分別與單模摻銩光纖(3)和第一偏振控制器(4-1)連接，第一偏振控制器(4-1)的另一端和第一耦合器(5-1) dl端連接，第一耦合器(5-1)的d3端和第二偏振控制器(4-2)連接，第二偏振控制器(4-2)另一端和保偏摻銩光纖(6)連接，保偏摻銩光纖(6)另一端和第二耦合器(5-2)的el端連接，第二耦合器(5-2)的e2端和第一耦合器(5_1)的d4端連接，第二親合器(5-2)的e3端和e4端連接，第一親合器(5_1)的d2端作為輸出端，摻鎊光纖(3)另一端和環(huán)行器(7)的fl端連接，環(huán)行器(7)的f2端和f3端連接，形成全光纖激光線性腔激光器結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，泵浦源(I)采用1573nm的激光二極管，波分復用器(2)的a、b、c端分別為1570nm端、公共端和2000nm 端。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，單模摻銩光纖(3)長度優(yōu)選4m，保偏摻鎊光纖(6)長度優(yōu)選4m。
【專利摘要】基于M-Z干涉儀的線性腔多波長摻銩光纖激光器，屬于光信息技術領域，為了解決現(xiàn)有多波長摻銩光纖激光器閾值高、穩(wěn)定性差、結構復雜的技術問題，激光泵浦源與波分復用器的a端連接，波分復用器的b端和c端分別與單模摻銩光纖和第一偏振控制器連接，第一偏振控制器的另一端和第一耦合器d1端連接，第一耦合器的d3端和第二偏振控制器連接，第二偏振控制器另一端和保偏摻銩光纖連接，保偏摻銩光纖另一端和第二耦合器的e1端連接，第二耦合器的e2端和第一耦合器的d4端連接，第二耦合器的e3端和e4端連接，第一耦合器的d2端作為輸出端，摻銩光纖另一端和環(huán)行器的f1端連接，環(huán)行器的f2端和f3端連接，形成全光纖激光線性腔激光器。
【IPC分類】H01S3-067, H01S3-136
【公開號】CN104577675
【申請?zhí)枴緾N201410843657
【發(fā)明人】王天樞, 馬萬卓, 張鵬, 姜會林
【申請人】長春理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日