与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器以及双向锁模激光器

1.本技术涉及激光器技术领域，更具体的说，涉及一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器以及双向锁模激光器。


背景技术：

2.随着半导体工艺的发展，使得激光器实现量产，从而使得激光器被迅速普及应用到多个领域，如各类信息扫描、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光唱片、激光指示器、超市的收款等等。
3.在全保偏的双向锁模光纤激光器中，为了获得两套重复频率略有差异的脉冲序列，通常不会在腔内放置确保信号光单向运转的隔离器。此时，腔内的背向反射光在一定程度上会影响对向传播脉冲的稳定性，从而影响全保偏双向锁模光纤激光器的性能。因此，为了隔离腔内的背向反射光，且使对向传播的光束在谐振腔内能够双向运转，需要设计一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器以及双向锁模激光器，方案如下：一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器，所述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器包括：第一保偏光纤，所述第一保偏光纤用于传输信号光；与所述第一保偏光纤连接的第一准直器，所述第一准直器用于对信号光进行准直处理；第一法拉第旋转器，所述第一法拉第旋转器用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；起偏器，所述起偏器用于产生线偏振的信号光；第二法拉第旋转器，所述第二法拉第旋转器用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；第二准直器，所述第二准直器用于对信号光进行准直处理；第二保偏光纤，所述第二保偏光纤用于传输信号光。
5.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第一保偏光纤的慢轴与所述起偏器的偏振方向具有45
°
的夹角，且与所述第二保偏光纤的慢轴具有90
°
的夹角。
6.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第一保偏光纤的类型包括熊猫型、蝴蝶结型与椭圆芯型中的任一种。
7.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第一准直器是非球面透镜，或第一准直器是自聚焦透镜，或第一准直器是非球面透镜与自聚焦透镜的组合。
8.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第一法拉第旋转器为非互易性器件，能够使得信号光的偏振方向旋转45
°
。
9.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第二保偏光纤的慢轴与所述起偏器的偏振方向具有45
°
的夹角，且与所述第一保偏光纤的慢轴具有90
°
的夹角。
10.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第二保偏光纤的类型包括熊猫型、蝴蝶结型与椭圆芯型中的任一种。
11.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第二准直器是非球面透镜，或所述第二准直器是自聚焦透镜，或所述第二准直器是非球面透镜与自聚焦透镜的组合。
12.优选的，在上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中，所述第二法拉第旋转器为非互易性器件，能够使得信号光的偏振方向旋转45
°
。
13.本技术还提供了一种全保偏的双向锁模激光器，所述全保偏的双向锁模激光器包括：上述任一项所述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器；光源模块，所述光源模块出射的激光产生的激光信号经过所述双向隔离器进行慢轴和快轴传输；所述光源模块包括：波分复用器，所述波分复用器具有第一端、第二端和第三端；第一耦合器，所述第一耦合器具有第一端、第二端、第三端和第四端；泵浦源，所述泵浦源与所述波分复用器的第一端连接；增益光纤，增益光纤连接在所述波分复用器的第二端和所述第一耦合器的第一端之间；第二耦合器，所述第二耦合器具有第一端、第二端和第三端；所述第二耦合器的第一端为所述双向锁模激光器的输出端；所述第二耦合器的第二端与所述波分复用器的第三端连接，所述第二耦合器的第三端与所述第一耦合器的第二端连接；其中，所述第一耦合器的第三端和第四端分别连接所述双向隔离器的第一保偏光纤和第二保偏光纤。
14.通过上述描述可知，本技术技术方案提供的与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器以及双向锁模激光器中，所述双向隔离器包括：第一保偏光纤，所述第一保偏光纤用于传输信号光；与所述第一保偏光纤连接的第一准直器，所述第一准直器用于对信号光进行准直处理；第一法拉第旋转器，所述第一法拉第旋转器用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；起偏器，所述起偏器用于产生线偏振的信号光；第二法拉第旋转器，所述第二法拉第旋转器用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；第二准直器，所述第二准直器用于对信号光进行准直处理；第二保偏光纤，所述第二保偏光纤用于传输信号光。所述双向隔离器能够利用起偏器将信号光变为线偏光，之后通过法拉第旋转器将线偏光旋转45
°
，使线偏光的角度与保偏光纤快轴或慢轴对齐，准直器将旋转后的线偏光耦合进保偏光纤。当背向反射的光束反向传输时，由于法拉第的非互易性，该背向光束将会被起偏器隔离，最终使该双向隔离器不仅能隔离腔内的背向反射光，还允许对向传播的光束在谐振腔双向运转。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
17.图1为本技术实施例提供的一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图；图3为本技术实施例提供的另一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图；图4为本技术实施例提供的又一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图；图5为本技术实施例提供的一种全保偏的双向锁模激光器的结构示意图；图6为本技术实施例提供的另一种全保偏的双向锁模激光器的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
20.参考图1所示，图1为本技术实施例提供的一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器的结构示意图，如图1所示，所述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器包括：第一保偏光纤1，所述第一保偏光纤1用于传输信号光；与所述第一保偏光纤1连接的第一准直器2，所述第一准直器2用于对信号光进行准直处理；第一法拉第旋转器3，所述第一法拉第旋转器3用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；起偏器4，所述起偏器4用于产生线偏振的信号光；第二法拉第旋转器5，所述第二法拉第旋转器5用于将信号光的偏振方向旋转45
°
；第二准直器6，所述第二准直器6用于对信号光进行准直处理；第二保偏光纤7，所述第二保偏光纤7用于传输信号光。
21.如图1所示，在所述第一保偏光纤1的切面8中，位于切面圆形的圆心位置的圆圈表示纤芯，纤芯两侧的两圆圈连线的方向所述第一保偏光纤1的慢轴方向；在所述第二保偏光纤7的的切面9中，位于切面圆形的圆心位置的圆圈表示纤芯，纤芯两侧的两圆圈连线的方向表示所述第二保偏光纤7的慢轴方向。
22.本技术实施例所述双向隔离器能够利用起偏器4将信号光变为线偏光，之后通过
法拉第旋转器将线偏光旋转45
°
，使线偏光的角度与保偏光纤快轴或慢轴对齐，准直器将旋转后的线偏光耦合进保偏光纤。当背向反射的光束反向传输时，由于法拉第的非互易性，该背向光束将会被起偏器隔离，最终使该双向隔离器不仅能隔离腔内的背向反射光，还允许对向传播的光束在谐振腔双向运转。
23.具体的，如图1所示，当信号光沿光信号沿第一方向传播时，即信号光依次通过所述第一保偏光纤1、所述第一准直器2、所述第一法拉第旋转器3、所述起偏器4、所述第二法拉第旋转器5、所述第二准直器6和所述第二保偏光纤7时，将该方向传播的信号光分解为沿第一保偏光纤1快轴和慢轴传输的两束信号光。
24.参考图2所示，图2为本技术实施例提供的一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图，如图2中虚线箭头所示，沿所述第一保偏光纤1快轴传输的信号光经过所述第一准直器2、所述第一法拉第旋转器3后，偏振方向旋转45
°
，由于偏振方向与所述起偏器4的透射方向相互垂直，虚线箭头所示信号光无法通过所述起偏器4，该光束将会被损耗。
25.参考图3所示，图3为本技术实施例提供的另一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图，如图3中虚线箭头所示，沿所述第一保偏光纤1慢轴传输的信号光经过所述第一准直器2、所述第一法拉第旋转器3后，偏振方向旋转45
°
，由于偏振方向与所述起偏器4的透射方向平行，故该束信号光将无损的通过所述起偏器4，并依次通过所述第二法拉第旋转器5、所述第二准直器6后，入射所述第二保偏光纤7，由于信号光的偏振方向在所述第二法拉第旋转器5中旋转了45
°
，使得信号光的偏振方向与所述第二保偏光纤7的慢轴对齐，使得该光信号沿所述第二保偏光纤7的慢轴传播。
26.参考图4所示，图4为本技术实施例提供的又一种信号光在双向隔离器中传输的原理示意图，如图4中虚线箭头所示，当所述第二保偏光纤7的慢轴传播光信号被反射回时，由于所述第二法拉第旋转器5的非互易性，该信号光旋转45
°
后将被所述起偏器4阻挡，虚线箭头所示信号光无法通过所述起偏器，实现隔离背向反射光的功能。也就是说，所述双向隔离器在第一方向允许信号光沿所述第二保偏光纤7的慢轴传输，且能隔离所述第二保偏光纤7的慢轴的反射光。
27.同理，当信号光沿光信号沿第二方向传播时，即信号光依次通过所述第二保偏光纤7、所述第二准直器6、所述第二法拉第旋转器5、所述起偏器4、所述第一法拉第旋转器3、所述第一准直器2和所述第一保偏光纤1时，所述双向隔离器在第二方向上允许光信号沿所述第一保偏光纤1的快轴传输，且能隔离所述第一保偏光纤1的快轴的反射光。
28.可见，采用本技术实施例所述双向隔离器，当用于激光器时，不仅能够用于隔离器腔内的背向反射光，还允许对向传播的信号光在谐振腔双向传输。
29.本技术实施例所述双向隔离器中，所述第一保偏光纤的慢轴与所述起偏器4的偏振方向具有45
°
的夹角，且与所述第二保偏光纤的慢轴具有90
°
的夹角。这样，能够使得沿第一方向通过所述第一保偏光纤1入射所述双向隔离器的信号光沿所述第二保偏光纤7的慢轴传输，且能隔离所述第二保偏光纤7的慢轴的反射光。
30.可选的，所述第一保偏光纤1的类型包括熊猫型、蝴蝶结型与椭圆芯型中的任一种。显然，可以基于需求选择所述第一保偏光纤1的类型，本技术实施例对此不作具体限定。
31.本技术实施例所述双向隔离器中，所述第一准直器2是非球面透镜，或所述第一准直器2是自聚焦透镜，或所述第一准直器2是非球面透镜与自聚焦透镜的组合。显然，可以基
于需求选择所述第一准直器2的实现方式，本技术实施例对此不作具体限定。
32.可选的，所述第一法拉第旋转器3为非互易性器件，能够使得信号光的偏振方向旋转45
°
。这样，能够使得沿第一方向通过所述第一保偏光纤1入射所述双向隔离器的信号光沿所述第二保偏光纤7的慢轴传输，且能隔离所述第二保偏光纤7的慢轴的反射光。
33.本技术实施例所述双向隔离器中，所述第二保偏光纤7的慢轴与所述起偏器4的偏振方向具有45
°
的夹角，且与所述第一保偏光纤的慢轴具有90
°
的夹角。这样，能够使得沿所述第二方向通过所述第二保偏光纤7入射所述双向隔离器的信号光沿所述第一保偏光纤1的快轴传输，且能隔离所述第一保偏光纤1的快轴的反射光。
34.可选的，所述第二保偏光纤7的类型包括熊猫型、蝴蝶结型与椭圆芯型中的任一种。显然，可以基于需求选择所述第二保偏光纤7的类型，本技术实施例对此不作具体限定。
35.本技术实施例所述双向隔离器中，所述第二准直器6包括是非球面透镜，或所述第二准直器6包括是自聚焦透镜，或所述第二准直器6包括是非球面透镜与自聚焦透镜的组合。显然，可以基于需求选择所述第二准直器6的实现方式，本技术实施例对此不作具体限定。
36.可选的，所述第二法拉第旋转器为非互易性器件，能够使得信号光的偏振方向旋转45
°
。这样，能够使得沿所述第二方向通过所述第二保偏光纤7入射所述双向隔离器的信号光沿所述第一保偏光纤1的快轴传输，且能隔离所述第一保偏光纤1的快轴的反射光。
37.本技术实施例，基于非互易性元件，设计并制作了一种与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器。所述双向隔离器用于全保偏双向锁模光纤激光器时，能够降低全保偏双向锁模光纤激光器中背向反射光对激光器性能的影响。
38.基于上述实施例，本技术另一实施例还提供了一种全保偏的双向锁模激光器，如图5所示。
39.参考图5所示，图5为本技术实施例提供的一种全保偏的双向锁模激光器的结构示意图，所述双向锁模激光器包括：上述实施例所述的双向隔离器10；光源模块20，所述光源模块20出射的激光产生的激光信号经过所述双向隔离器10进行慢轴和快轴传输。
40.本技术实施例中，所述双向锁模激光器的光源模块20的结构可以如图6所示。
41.参考图6所示，图6为本技术实施例提供的另一种全保偏的双向锁模激光器的结构示意图，如图6所示，所述光源模块20包括：波分复用器22，所述波分复用器22具有第一端a、第二端b和第三端c；第一耦合器24，所述第一耦合器24具有第一端a、第二端b、第三端c和第四端d；泵浦源21，所述泵浦源21与所述波分复用器22的第一端a连接；增益光纤23，所述增益光纤23连接在所述波分复用器22的第二端b和所述第一耦合器24的第一端a之间；第二耦合器25，所述第二耦合器25具有第一端o、第二端p和第三端q；所述第二耦合器25的第一端o为所述双向锁模激光器的输出端；所述第二耦合器的第二端p与所述波分复用器22的第三端c连接，所述第二耦合器25的第三端q与所述第一耦合器24的第二端b连接；
其中，所述第一耦合器24的第三端c和第四端d分别连接所述双向隔离器的第一保偏光纤1和第二保偏光纤7。
42.在图6所示方式中，以所述第一耦合器24的第三端c和所述双向隔离器的第一保偏光纤1连接，所述第一耦合器24的第四端d和所述双向隔离器的第二保偏光纤7连接为例进行说明。显然其他方式中，也可以设置所述第一耦合器24的第三端c和所述双向隔离器的第二保偏光纤7连接，所述第一耦合器24的第四端d和所述双向隔离器的第一保偏光纤1连接。
43.泵浦源21为中心波长为975nm的半导体激光器，可以基于需求选择泵浦源21出射激光的波长，不局限于本技术实施例所述的975nm。
44.所述波分复用器22为975nm/1550nm波分复用器。
45.所述增益光纤23为保偏的掺铒光纤，可以吸收所述波分复用器22的第二端b出射的泵浦光，产生1.5μm的信号光。
46.所述第一耦合器24是一耦合比为55/45且尾纤为保偏1550光纤的2
×
2的耦合器，构成非线性放大环形器实现锁模。
47.所述第二耦合器25将腔内某一方向10%的能量耦合到腔外，用于激光输出，剩余90%的能量继续在腔内谐振。
48.所述第二法拉第旋转器5、起偏器4和第一法拉第旋转器3为上述与保偏光纤快慢轴相关的双向隔离器中的相关组件，使对向传播的光沿保偏光纤的不同轴传播，如顺时针谐振的光沿保偏光纤快轴传输并通过第一耦合器24实现快轴锁模，而逆时针的谐振的光沿保偏光纤慢轴传输并通过第一耦合器24实现慢轴锁模。
49.需要说明的是，本技术实施例中，所述双向隔离器不局限于用于双向锁模激光器，还可以用于偏振复用锁模激光器。
50.本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的双向锁模激光器而言，由于其与实施例公开的双向隔离器相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见双向隔离器对应部分说明即可。
51.需要说明的是，在本技术的描述中，需要理解的是，幅图和实施例的描述是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书实施例的同样的幅图标记标识同样的结构。另外，处于理解和易于描述，幅图可能夸大了一些层、膜、面板、区域等厚度。同时可以理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在其他元件上或者可以存在中间元件。另外，“在
…
上”是指将元件定位在另一元件上或者另一元件下方，但是本质上不是指根据重力方向定位在另一元件的上侧上。
52.术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
53.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵
盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。