一种被动锁模光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光领域，特别是涉及一种被动锁模光纤激光器。
【背景技术】
[0002] 在激光领域，产生皮秒或飞秒脉冲的技术方案分为两大类：主动锁模和被动锁模。 主动锁模光纤激光器能够产生几GHz甚至几十GHz的高重复频率的脉冲序列，但是主动锁 模需要使用一个射频信号发生器和一个相位或强度调制器，这增加了系统的复杂度及成 本，且主动锁模激光器输出脉冲宽度一般在皮秒量级。一般来说，被动锁模光纤激光器可以 产生重复频率为几MHz或者几十MHz的皮秒或者飞秒脉冲序列，例如使用基于半导体可饱 和吸收镜、碳纳米管锁模或者非线性偏振旋转锁模。
[0003] 非线性偏振锁模成本低，一般运用两个偏振控制器和一个偏振片来实现被动锁 模。若采用光纤型偏振控制器，腔长太长，受外界环境影响很大，得到的锁模脉冲幅度噪声 大。若采用四分之一玻片和二分之一玻片进行偏振控制，可以较大范围的控制腔长，进而得 到较大范围的重复频率。但是该部分各器件是分立的，需采用空间耦合，不适合作为产品商 业化。
[0004] 申请号为201410065316. 9的专利"一种被动锁模光纤激光器"中，采用波分复用 器、掺琪光纤、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、 光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分之一玻片实现非线性偏振旋转被动锁模。利用高 掺杂光纤作为增益介质，减小激光腔长度，增加激光器重复频率；通过在激光腔中引入带通 滤光片，滤除腔中杂散分量及噪声，降低量子噪声导致的时钟抖动；通过管理激光腔色散， 既可以产生较窄的脉冲，又可以获得较宽的频谱，同时也降低了激光器的强度噪声。
[0005] 但是对于lum波段的激光器，低的重复频率，可以提高脉冲能量，具有更广泛的工 业应用。低的重复频率意味着长的激光腔长度，即调节偏振控制器或者玻片较难得到稳定 锁模脉冲，且脉冲幅度噪声大，脉冲序列长期稳定性较差。另外，第一光纤准直器、第二光纤 准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分 之一玻片各器件是分立的，对准、调节较麻烦，只适合实验室，不适宜作为产品。常规光纤在 lum波段处于正常色散范围，要想对该波段进行色散补偿，需要在腔内额外加入色散补偿器 件比如棱镜对、光栅对等，使得系统结构更加复杂。如果能够将第一光纤准直器、第二光纤 准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分 之一玻片各器件进行集成，这样集成器件、合束器和增益光纤即可组成锁模种子源，将合束 器、无源光纤和增益光纤进行密封并用TEC或水冷板对密封盒和偏振控制模块进行温度控 制，保持它们的工作温度恒定，减少温度变化对密封盒和偏振控制模块的影响，同时对腔内 器件进行优化，使得不同激光腔长度时调节波片均能得到稳定锁模脉冲，势必会大大改善 偏振锁模方案的稳定性和实用性，进一步推动其商业化。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种被动锁模光纤激光器，包括全光纤环形腔， 所述全光纤环形腔由偏振控制模块、合束器、增益光纤依次连接构成；
[0007] 所述偏振控制模块包括第一光纤准直器、非线性偏振旋转锁模器、偏振相关隔离 器、双折射滤光片、第二光纤准直器，其中，所述第一光纤准直器、偏振相关隔离器、双折射 滤光片和所述第二光纤准直器依次设置，所述非线性偏振旋转锁模器的前置光栅、后置光 栅分别设置于所述第二光纤准直器与双折射滤光片、偏振相关隔离器和第一光纤准直器之 间。
[0008] 进一步地，所述偏振相关隔离器由第一偏振分束器、第一二分之一波片、法拉第旋 转器和第二偏振分束器依次连接构成。
[0009] 进一步地，所述偏振控制模块中，第二偏振分束器作为检偏器。
[0010] 进一步地，所述双折射滤光片由石英波片和石英波片补偿片构成。
[0011] 进一步地，所述石英波片补偿片和石英波片放置的相对角度相反；所述石英波片 补偿片和石英波片的材料均为石英晶体。
[0012] 进一步地，所述非线性偏振旋转锁模器的前置光栅由第三偏振分束器、第二二分 之一玻片、和第二四分之一玻片依次连接构成；所述非线性偏振旋转锁模器的后置光栅具 体为第一四分之一玻片。
[0013] 进一步地，所述偏振控制模块中，第三偏振分束器作为起偏器。
[0014] 进一步地，还包括带通滤波片，所述带通滤波片设置于光纤环形腔内。
[0015] 进一步地，还包括密封盒，所述密封盒将合束器和增益光纤密封在密封盒内。
[0016] 进一步地，还包括温度控制系统，所述温度控制系统设有TEC或水冷板对所述密 封盒和偏振控制模块进行恒温控制。
[0017] 采用本发明提供的一种被动锁模光纤激光器，使得不同激光腔长度时调节波片均 能得到稳定锁模脉冲，势必会大大改善偏振锁模方案的稳定性和实用性，进一步推动其商 业化。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例中被动锁模光纤激光器的结构不意图；
[0019] 图2为偏振控制模块的结构示意图；
[0020] 图3为倾斜放置的双折射滤波片；
[0021] 图4为模拟的双折射率滤波片透过率曲线图；
[0022] 图5为实际测试的双折射率滤波片透过率曲线图；
[0023] 图6为偏振锁模得到的光谱图；
[0024] 图7为偏振锁模得到的时域脉冲图；
[0025] 图8为偏振锁模得到的脉冲自相关曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的技术方案更浅显易懂，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的 说明。
[0027] 本发明提供一种被动锁模光纤激光器，参考图1所不，包括偏振控制模块1、合束 器2、增益光纤3连接构成全光纤环形腔，其中，偏振控制模块1如图2所示，包括第一光纤 准直器4、第一四分之一玻片5、第一偏振分束器6、第一二分之一波片7、法拉第旋转器8、第 二偏振分束器9、石英波片10、石英波片补偿片11、第三偏振分束器12、第二二分之一波片 13、第二四分之一玻片14、第二光纤准直器15。
[0028] 其中，第一偏振分束器6、第一二分之一波片7、法拉第旋转器8、第二偏振分束器9