专利名称：“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明提出了一种非线性光学环形镜方案，涉及一种锁模脉冲光纤激光器，具体是一种“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器。
背景技术：
光纤激光器以体积小、光-光转化效率高、稳定性好等诸多优点而被广泛研究应用，尤其以掺Er3+光纤激光器及放大器居多。光纤激光器可以是F-P腔、环型腔以及“8”字腔等。
“8”字腔锁模脉冲光纤激光器有两种基本结构非线性放大环形镜(NALM)型锁模脉冲光纤激光器和非线性光学环形镜(NOLM)型锁模脉冲光纤激光器。传统的“NOLM”型锁模脉冲光纤激光器中，中央耦合器(Central coupler)采用非3dB耦合器，其光纤为同类同型号光纤或色散参量基本一样得光纤；采用色散非均衡光学环形镜(DI-NOLM)的锁模脉冲光纤激光器中，其中央耦合器为3dB耦合器，其光纤采用不同类的光纤。采用3dB耦合器的干涉结果更好，故使用3dB耦合器的NOLM型光纤激光器具有更好的锁模状态。
参见图1，传统的非线性光学环形镜主要存在如下缺点1.中央耦合器只能为非3dB耦合器，当两束光在中央耦合器干涉时，由于两束光的强度不同，使得干涉效果不好，因此在用于锁模时，锁模后的脉冲能量起伏较大，锁模状态不好。
2.非线性光学环形镜采用的是色散参量相同的同种光纤或色散量差别较小的光纤，当中央耦合器采用3dB耦合器时，由于非线性光学环形镜处于全反射的状态，因此无法用于锁模脉冲光纤激光器中。
参见图2，色散非均衡光学环形镜(DI-NOLM)主要存在如下缺点1.用于锁模脉冲光纤激光器中时，中央耦合器虽然可以采用3dB耦合器，但是环内采用了一段高色散的单模光纤(SMF)和一段具有较低色散的色散位移光纤(DSF)。由于采用了两种不同的光纤，因此成本高。
2.在掺镱锁模脉冲光纤激光器中，由于没有相应于镱离子发射波段的色散位移单模光纤，虽然色散非均衡光学环形镜的中央耦合器可采用3dB耦合器，但却无法用于掺镱锁模脉冲光纤激光器中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其解决了背景技术中锁模后的脉冲能量起伏较大、成本高及采用3dB中央耦合器的传统非线性光学环形镜无法用于“8”字腔锁模脉冲光纤激光器的技术问题。
本发明的技术解决方案是一种“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，包括非线性光学环形镜3，所述的非线性光学环形镜3包括连接成腔体的单模光纤2，一端接于单模光纤2两端的中央耦合器，其特殊之处在于所述的非线性光学环形镜3还包括串接于单模光纤2通路中的耦合器9；所述中央耦合器1的另一端通过单模光纤8依次连接有串接成腔体的偏振控制器7、波分复用器5、掺镱光纤12、光隔离器11、耦合器10，所述波分复用器5的耦合输入端设有泵浦源6。
上述光隔离器11以采用带尾纤的光隔离器结构更简单。
上述光隔离器11根据实施的具体需要可采用带尾纤的偏振敏感隔离器或偏振不敏感隔离器。
上述中央耦合器1以采用3dB耦合器为宜。
上述中央耦合器1的分束比越趋近于50∶50干涉效果越佳。
上述耦合器9为非对称设置。
上述偏振控制器7可采用在线型光纤偏振控制器。
上述非线性光学环形镜3中的单模光纤可仅由高色散的单模光纤2构成，也可由一段高色散的单模光纤2和一段具有较低色散的单模色散位移光纤4构成。
本发明具有以下优点本发明的中央耦合器采用3dB耦合器，并将非线性光纤环形镜中的光纤耦合器非对称的放置在靠近中央耦合器的位置，整个非线性光学环形镜采用同类同型号光纤或者色散参量差别不大的光纤。由于非线性光纤环形镜中的光纤耦合器的非对称放置，逆时针传输的光在经过耦合器后与顺时针传输未经过耦合器的光强度不同，因此可获得不同的非线性相移。而两束相向传输的光在中央耦合器干涉时的强度又相同，因此可获得效果更佳的锁模。
1.由于两束光干涉时强度相同，干涉效果好，因此用于锁模脉冲光纤激光器时，锁模后的脉冲能量起伏很小，锁模状态好。
2.中央耦合器可采用3dB耦合器，而且环内可采用同种色散参量的光纤或色散参量差别不大的光纤，不仅可用于掺镱锁模脉冲光纤激光器中，而且成本较低。
3.在非线性光学环形镜的环内采用了一个耦合器，逆时针传输的光在经过耦合器后与顺时针传输未经过耦合器的光强度不同，因此，可获得不同的非线性相移。而两束相向传输的光在中央耦合器干涉时的强度又相同，这样既保证了非线性光学环形镜的开关效果，又保证了由于在干涉时由于两束光强度相同而形成的良好的干涉效果，从而获得效果更佳的锁模。
4.本发明结构紧凑，性能稳定，光谱可连续调谐。
图1传统非线性光学环形镜的结构示意图；图2是现有色散非平衡光学环形镜的结构示意图；图3是本发明的结构示意图；图4(a、b、c、d、e、f)是本发明在调谐中不同中心波长的连续可调谐锁模输出光谱图；图5是本发明的锁模脉冲图；图6是本发明的锁模脉冲自相关曲线图。
附图标号说明1-中央耦合器，2-单模光纤，3-非线性光学环形镜，4-色散位移光纤，5-波分复用器，6-泵浦源，7-偏振控制器，8-单模光纤，9-耦合器，10-耦合器，11-光隔离器，12-掺镱光纤。
具体实施例方式
参见图3，本发明是将掺镱光纤12、光隔离器11、耦合器10、非线性光学环形镜3及偏振控制器7通过单模光纤8依次连接构成的振荡腔。非线性光学环形镜3由中央耦合器1、耦合器9通过单模光纤2连接成腔构成。
泵浦源6发出的泵浦激光经波分复用器5耦合进入振荡腔。本发明的中央耦合器1可采用3dB耦合器。非线性光学环形镜3可仅采用单模光纤2，也可由一段高色散的单模光纤2和一段具有较低色散的色散位移光纤4共同构成。对色散非均衡光学环形镜型光纤激光器脉冲激光从中央耦合器1的一端进入，被分成强度相等的两束，顺时针传输的一束光经高色散的单模光纤2作用很快展宽，因此峰值功率也跟着下降，逆时针传输的光由于色散位移光纤4的色散小，因此在色散位移光纤4中仍保持窄的脉宽，并在单模光纤2中得到很大相移，当相向传输的两束光相位差等于π时，脉冲得到最大的透射率。
本发明的耦合器9在非线性光学环形镜中非对称放置，这样，两束相向传输的光在传输中由于强度不同，可获得不同的相移，使得非线性光学环形镜具有良好开关效果，同时可确保证该两束光在中央耦合器1处干涉时强度相同，从而使本发明可获得更好的锁模。中央耦合器1分束比越接近50∶50，越能获得更加优越的干涉效果。但是，对于传统的非线性光学环形镜，当分束比在50∶50时，由于相向传输的两束光获得的相移相同，非线性光学环形镜3的透射率为0，因此无法应用于锁模脉冲光纤激光器。即当传统的非线性光学环形镜3中采用同型号光纤时或色散参量相近的光纤时，非线性光学环形镜3不透射光。光隔离器11可采用偏振敏感隔离器，也可采用偏振不敏感隔离器。
在本发明的实验中，泵浦源6采用发射波段为976nm的LD泵浦光源，单模光纤输出；波分复用器5采用980nm/1053nm WDM；掺镱光纤12采用单模掺Yb3+光纤，芯径6.2μm；中央耦合器1的分束比为50∶50，单模光纤2采用40m的普通石英光纤(Lucent 980 fiber)；光隔离器11采用中心波长为1053nm的带尾纤的光隔离器，以抑制从中央耦合器1出来的反射光，使得本发明中由偏振控制器7、单模光纤8、波分复用器5、掺镱光纤12、光隔离器11、耦合器10构成的环内的光单向运行；偏振控制器7采用在线型光纤偏振控制器，用来调节光纤内传输光的偏振态及激光器腔内损耗，联合调节可促使“8”字型腔光纤激光器进行彻底干涉锁模，同时使中心波长可调谐。实验中耦合器10可采用99∶1的耦合器，耦合器9则可采用92∶8的耦合器。
图4(a、b、c、d、e、f)是本发明在调谐中不同中心波长的连续可调谐锁模输出光谱图；图5是本发明的锁模脉冲图；图6是本发明的锁模脉冲自相关曲线图。
权利要求
1.一种“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，包括非线性光学环形镜(3)，所述的非线性光学环形镜(3)包括连接成腔体的单模光纤(2)，一端接于单模光纤(2)两端的中央耦合器，其特征在于所述的非线性光学环形镜(3)还包括串接于单模光纤(2)通路中的耦合器(9)；所述中央耦合器(1)的另一端通过单模光纤(8)依次连接有串接成腔体的偏振控制器(7)、波分复用器(5)、掺镱光纤(12)、光隔离器(11)及耦合器(10)，所述波分复用器(5)的耦合输入端设有泵浦源(6)。
2.根据权利要求1所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述的光隔离器(11)是带尾纤的光隔离器。
3.根据权利要求1所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述的光隔离器(11)是带尾纤的偏振敏感隔离器或偏振不敏感隔离器。
4.根据权利要求1-3之一所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述的中央耦合器(1)为3dB耦合器。
5.根据权利要求4所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述的中央耦合器(1)的分束比趋近于50∶50。
6.根据权利要求5所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述耦合器(9)的设置是非对称的。
7.根据权利要求6所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述的偏振控制器(7)是在线型光纤偏振控制器。
8.根据权利要求7所述的“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其特征在于所述非线性光学环形镜(3)中的单模光纤仅由高色散的单模光纤(2)构成；或所述非线性光学环形镜(3)的单模光纤由一段高色散的单模光纤(2)和一段具有较低色散的色散位移光纤(4)构成。
全文摘要
一种“8”字腔被动锁模脉冲光纤激光器，其中央耦合器的另一端通过单模光纤依次连接偏振控制器、波分复用器、掺镱光纤、光隔离器、耦合器串接成腔，非线性光学环形镜由单模光纤及其通路中的耦合器连接成腔；波分复用器的耦合输入端设有泵浦源。本发明解决了背景技术中锁模后的脉冲能量起伏较大、成本高的技术问题。本发明非线性光纤环形镜中的耦合器非对称放置在靠近中央耦合器的位置，非线性光学环形镜采用同类同型号光纤或者色散参量差别不大的光纤，逆时针传输的光在经过耦合器后与顺时针传输未经过耦合器的光强度不同，非线性相移不同，而两束相向传输的光在中央耦合器干涉时的强度相同，因此锁模效果更佳。
文档编号H01S3/067GK1909306SQ20061010509
公开日2007年2月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者张伟, 赵卫, 陈国夫, 马海全, 王屹山, 刘畅, 李喆, 侯洵 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所