一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鎖模光纖激光器的制備技術，特別是一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器。
【背景技術】
[0002]鎖模光纖激光器在超快光學、非線性光學、生物光學、光信息處理以及激光加工等領域具有重要的研宄價值。進入90年代，人們對鎖模激光器的理論和實驗做了大量研宄，在理論上提出了嶄新的設計理念，例如主動鎖模、諧波鎖模、有理數(shù)諧波鎖模、附加(或碰撞)脈沖鎖模、注入鎖模、非線性光學環(huán)境鎖模、非線性偏振旋轉鎖模、半導體可飽和吸收體鎖模等一系列鎖模理論。
[0003]根據(jù)鎖模原理將鎖模光纖激光器分為主動鎖模光纖激光器和被動鎖模光纖激光器兩大類。被動鎖模光纖激光器技術是一種典型的全光纖非線性鎖模技術。它讓激光器的腔內(nèi)不存在任何主動調(diào)制器，但是光纖激光器仍然可以實現(xiàn)飛秒脈沖的輸出；其原理是:在光纖激光器中，一般存在一些非線性光學效應，這些光學效應的強度和腔內(nèi)運行的脈沖的峰值有關，這樣的一種相關性，讓激光器內(nèi)部的各縱模相位鎖定，在這種情況下，光纖激光器便可以輸出穩(wěn)定的飛秒脈沖。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對上述技術分析，提供一種結構緊湊、低成本、重復頻率高、超短脈沖的基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器。
[0005]本發(fā)明的技術方案:
[0006]一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器，由980nm泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、50: 50親合器、光隔離器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和單模光纖組成，所述980nm泵浦源通過波分復用器的a端與一段摻鉺光纖進行連接，摻鉺光纖的另一端與一個50: 50耦合器的d端連接，50: 50耦合器f端與20: 80耦合器的公共端h連接，其80%端口 i與偏振控制器I的一端連接，偏振控制器I的另外一端與光隔離器的輸入端連接，其輸出端與50: 50耦合器的g端口連接，50: 50耦合器的e端口與偏振控制器2連接，偏振控制器2的另外一個端口與偏振分束的公共端k端連接，偏振分束的另外兩個端口分別連接兩個偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分別與兩段單模光纖I和2連接，單模光纖I和2的另一端分別于偏振合束的η端和ο端連接，偏振合束器的公共端P端與波分復用器的公共端b端進行連接。
[0007]形成的閉合回路成為被動鎖模激光器的諧振腔，復合雙腔共同選頻，使得激光器的腔基頻變?yōu)镮GHz，脈沖的重復頻率變?yōu)镮GHz。
[0008]本發(fā)明的工作原理:
[0009]該被動鎖模光纖激光器利用8字腔實現(xiàn)被動鎖模，產(chǎn)生超短脈沖。由泵浦源泵浦摻鉺光纖放大器產(chǎn)生自發(fā)福射的光，到達線性環(huán)循環(huán)一周后，由50: 50親合器進入右側非線性光纖放大鏡的的兩束光所經(jīng)歷的物理過程不相同:8字形光纖激光器中央的50: 50藕合器，將起始的入射光場分成兩部分幅值相同，但是傳播方向相反光場，這種結構使一路光場剛進入環(huán)路的時候即被摻鉺光纖放大，但是另一路光場卻只能在離開的時候才能被放大，因此這兩路光場在光纖激光器內(nèi)部傳輸?shù)倪^程中受到不同非線性相移，而且他們之間的相位差不是不同的，通常我們可以調(diào)節(jié)半導體光放大器的增益或者偏振控制器使脈沖峰值部分，兩部分的相移差是π那么當這部分能量經(jīng)過耦合器時便可以被透射，而脈沖兩側處由于能量比較低，所以積累的相移比較少，從而被反射，最后的結果是，脈沖峰值能量越來越高，而脈沖兩側處能量越來越低，從而產(chǎn)生可飽和吸收效應周而復始，光纖激光器便輸出穩(wěn)定的飛秒脈沖，復合雙腔共同選頻，使得脈沖的重復頻率變高。我們由20: 80光耦合器的20%端口由示波器和光譜儀多鎖模結果進行監(jiān)測。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:該被動鎖模光纖激光器具有結構簡單、成本低、脈沖重復頻率高、脈沖脈寬窄等優(yōu)點，能夠在常溫下穩(wěn)定工作。
【附圖說明】
[0011]附圖是該基于非線性光纖放大鏡的被動鎖模光纖激光器。
[0012]圖中:1.980nm泵浦源2.波分復用器3.摻鉺光纖4.50: 50耦合器5.光隔離器6.偏振控制器2 7.20: 80耦合器8.偏振控制器2 9.偏振分束器10.偏振控制器3 11.偏振控制器4 12.單模光纖113.單模光纖2 14.偏振合束器
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的具體說明。
[0014]實施例:
[0015]一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器，由980nm泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、50: 50親合器、光隔離器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和單模光纖組成，所述980nm泵浦源通過波分復用器的a端與一段摻鉺光纖進行連接，摻鉺光纖的另一端與一個50: 50耦合器的d端連接，50: 50耦合器f端與20: 80耦合器的公共端h連接，其80%端口 i與偏振控制器I的一端連接，偏振控制器I的另外一端與光隔離器的輸入端連接，其輸出端與50: 50耦合器的g端口連接，50: 50耦合器的e端口與偏振控制器2連接，偏振控制器2的另外一個端口與偏振分束的公共端k端連接，偏振分束的另外兩個端口分別連接兩個偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分別與兩段單模光纖I和2連接，單模光纖I和2的另一端分別于偏振合束的η端和ο端連接，偏振合束器的公共端P端與波分復用器的公共端b端進行連接。
[0016]形成的閉合回路成為被動鎖模激光器的諧振腔，復合雙腔共同選頻，使得激光器的腔基頻變?yōu)镮GHz，脈沖的重復頻率變?yōu)镮GHz。
[0017]該實施例中，980nm泵浦源為自制，摻鉺光纖長度約為10米；偏振控制器所纏繞單模光纖長度為3米；偏振分束器和偏振合束器的型號為PBS-1550-APC，光隔離器的型號為10-H-1550 ;50: 50光耦合器的型號為SC-155050/50-0 ;20: 80光耦合器的型號為:SC-1550-20/80-0復合雙腔中的單模光纖分不同長度的數(shù)公里。
[0018]該基于8字腔的被動鎖模光纖激光器利用8字腔實現(xiàn)被動鎖模，產(chǎn)生超短脈沖。由無閾值的摻鉺光纖放大器產(chǎn)生自發(fā)輻射的光，經(jīng)過非線性光纖放大鏡的等效可飽和吸收后，脈沖幅度大的地方被反射，而幅度相對較小的地方被吸收，最后的結果是，脈沖峰值能量越來越高，而脈沖兩側處能量越來越低，周而復始，光纖激光器便輸出穩(wěn)定的飛秒脈沖，加入復合腔后，根據(jù)維納效應，脈沖重復頻率成倍提高。從偏振分束器的b端口通過示波器和光譜儀對鎖模脈沖和其光譜進行監(jiān)測。
[0019]該被動鎖模光纖激光器在超快光學、非線性光學、光纖通信、生物光學、光信息處理以及激光加工等領域具有重要的研宄價值和應用。
【主權項】
1.一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器，由980nm泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、50: 50親合器、光隔離器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和單模光纖組成，其特征在于:所述980nm泵浦源通過波分復用器的(a)端與一段摻鉺光纖進行連接，摻鉺光纖的另一端與一個50: 50親合器的(d)端連接，50: 50 I禹合器(f)端與20: 80耦合器的公共端(h)連接，其80%端口⑴與偏振控制器(I)的一端連接，偏振控制器(I)的另外一端與光隔離器的輸入端連接，其輸出端與50: 50耦合器的(g)端口連接，50: 50耦合器的(e)端口與偏振控制器⑵連接，偏振控制器⑵的另外一個端口與偏振分束的公共端(k)端連接，偏振分束的另外兩個端口分別連接兩個偏振控制器⑶和(4)，偏振控制器(3)和(4)的另外一端分別與兩段單模光纖⑴和(2)連接，單模光纖(I)和(2)的另一端分別于偏振合束的(η)端和(ο)端連接，偏振合束器的公共端(P)端與波分復用器的公共端(b)端進行連接；形成的閉合回路成為被動鎖模激光器的諧振腔，復合雙腔共同選頻，使得激光器的腔基頻變?yōu)镮GHz，脈沖的重復頻率變?yōu)?GHz。
【專利摘要】一種基于8字腔和復合腔結構的被動鎖模光纖激光器在傳統(tǒng)的8字腔結構激光器加入了選頻結構，圖中偏振控制器2的一個端口與偏振分束的公共端k端連接，偏振分束的另外兩個端口分別連接兩個偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分別與兩段單模光纖1和2連接，單模光纖1和2的另一端分別于偏振合束的n端和o端連接，偏振合束器的公共端p端與波分復用器的公共端b端進行連接。形成的閉合回路成為被動鎖模激光器的諧振腔，復合雙腔共同選頻，使得激光器的腔基頻變大，脈沖的重復頻率變高。本發(fā)明的優(yōu)點是：該被動鎖模光纖激光器具有結構簡單、成本低、脈沖重復頻率高、脈沖脈寬窄等優(yōu)點，能夠在常溫下穩(wěn)定工作。
【IPC分類】H01S3-08, H01S3-067, H01S3-098
【公開號】CN104682174
【申請?zhí)枴緾N201410531438
【發(fā)明人】潘洪剛, 石艷梅, 薛玉明, 盧晉, 王洛欣, 軒秀巍
【申請人】天津理工大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年9月30日