基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调q激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种全光纤多波长被动调Q激光器，尤其涉及一种基于可饱和吸收光 纤的新型全光纤多波长被动调Q激光器。
【背景技术】
[0002] 多波长脉冲光纤激光器在密集波分复用光通信、光学传感、光谱学以及光信息处 理等领域都有十分重要的应用。
[0003] 要获得多波长输出，就需要在激光器系统内加入波长选择装置。最常用的就是 利用光纤光栅来对波长进行选择。中国发明专利"一种多波长输出光纤激光器"（专利号 ZL01133233)中给出了一中利用阵列波导光栅实现多波长输出的方法和装置。其原理是 利用阵列波导光栅的波长选择性实现对掺杂光纤激光器的波长选择，从而获得不同波长 的激光输出。中国发明专利"单纤多波长光纤激光器"（专利号ZL201110086194.8)中 则提出了一种利用有源相移光纤光栅获得多波长激光输出的方法和装置。2014年，墨西 哥研宄人员通过在环形腔掺铒光纤激光器中插入一段刻有长周期光纤光栅的拉锥光纤， 获得了稳定的多波长输出（G.Anzueto-SanchezandA.Martinez-Rios，Short-waveleng thmultilineerbium-dopedfiberringlaserbyabroadbandlong-periodfiber gratinginscribedinatapertransition,LaserPhys.，2014, 24, 01510L) 〇 但是，这 些方法都相对比较复杂，主要是其所使用的阵列波导光栅、有源相移光纤光栅以及拉锥长 周期光纤光栅等对制作工艺要求较高。
[0004] 基于可饱和吸收光纤的全光纤被动调Q是一种较新的调Q技术，与半导体可饱和 吸收镜等可饱和吸收元件相比，可饱和光纤的使用可以使光纤激光器实现更加严格意义上 的全光纤结构；而且，可饱和吸收光纤可直接用于高能量脉冲的产生，这对新型光纤激光的 高平均功率输出和应用具有重要价值。2010年，台湾成功大学T.Tsai(T.Tsai，Y.Fang，and S.Huang,PassivelyQ-switchederbiumall-fiberlasersbyuseofthulium-doped saturable-absorberfibers,Opt.Express, 2010, 18, 10049-10054.)和俄罗斯科学院 A.S.Kurkov^A(A.S.Kurkov,Y.E.Sadovnikova,A.V.Marakulin,andE.M.Sholokhov,All fiberEr_TmQ-switchedlaser,LaserPhys.Lett. ,2010, 7, 795-797.)利用惨镑光纤作为 可饱和吸收体分别实现了对单包层掺铒光纤激光器和双包层掺铒光纤激光器的被动调Q， 其输出激光皆为单波长。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，无需外加辅助设备的全光纤结构 的多波长被动调Q激光器。
[0006] 本发明的基本思路是在通过利用可饱和吸收光纤同时实现对光纤激光器的波长 选择和被动调Q，获得多波长脉冲输出。激光器中增益光纤为单模光纤，可饱和吸收光纤在 激光器输出光谱范围内为多模光纤，而且在增益光纤的发射谱范围内存在较强的吸收。将 可饱和吸收光纤熔接到激光腔内，就形成了一个"单模-多模-单模"结构的空间模式拍频 滤波器，从而实现对激光器的多波长选择。同时，激光信号被可饱和吸收光纤吸收，实现对 激光信号的被动调Q，这样就获得了多波长脉冲输出。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，包括泵浦源、波分复用器、 增益光纤、隔离器、可饱和吸收光纤和输出耦合器；波分复用器、增益光纤、隔离器、可饱和 吸收光纤和输出耦合器构成成光纤环路；泵浦源通过波分复用器为调Q激光器提供泵浦 光，调Q激光通过输出親合器输出，在激光输出波段范围内增益光纤为单模光纤，而可饱和 吸收光纤为多模光纤，且可饱和吸收光纤的吸收谱段包含激光输出波段。
[0009] 上述基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器中，增益光纤和可饱和 吸收光纤的纤芯直径比为1:1~1:1. 2。
[0010] 上述基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器中，增益光纤和可饱和 吸收光纤的纤芯直径均为9微米。
[0011] 上述基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器中，输出耦合器的输出 端设置有增益补偿光纤。
[0012] 本发明的有益技术效果如下：
[0013] 1、本发明利用可饱和吸收光纤同时实现了对光纤激光器的多波长选择和被动调 Q;其多波长间隔可由可饱和吸收光纤的长度进行调节，其输出重频可由泵浦源功率的调节 而改变，可控性好。
[0014] 2、本发明实现了严格意义上的全光纤结构，具有体积紧凑、性能可靠、输出参数稳 定以及环境适应性强等优点。
[0015] 3、本发明不仅适用于增益光纤为掺铒光纤、可饱和吸收光纤为掺铥光纤或铥钬共 掺光纤的系统，同样也可用于其他波长的激光产生。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q装置的结构原理示意 图；
[0017]图2是1550nm波段激光信号经"单模-多模-单模"结构的空间模式拍频滤波器 后典型的强度函数；
[0018] 图3是作为增益光纤的普通单模掺铒光纤在1550nm波段的发射谱；
[0019] 图4是作为可饱和吸收光纤的铥钬共掺光纤在1550nm波段的吸收谱；
[0020] 图5为激光器在1550nm波段多波长输出的理论模拟结果；
[0021] 图6是该激光器在1550nm波段被动调Q脉冲输出的理论模拟结果。
[0022] 图中1一泵浦源；2-波分复用器；3-增益光纤；4 一隔离器；5-可饱和吸收光纤； 6-输出耦合器；7-第一熔接点；8-第二熔接点。
【具体实施方式】
[0023] 如图1所示，本发明基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，包括泵 浦源1、波分复用器2、增益光纤3、隔离器4、可饱和吸收光纤5和输出耦合器6;所述的波 分复用器2、增益光纤3、隔离器4、可饱和吸收光纤5和输出耦合器6构成成光纤环路；泵 浦源1通过波分复用器2为调Q激光器提供泵浦光，调Q激光通过输出耦合器6输出，在激 光输出波段范围内增益光纤3为单模光纤，而可饱和吸收光纤5为多模光纤，且可饱和吸收 光纤5的吸收谱段包含激光输出波段。
[0024] 本发明的基本思路是在通过利用可饱和吸收光纤5同时实现对光纤激光器的波 长选择和被动调Q，获得多波长脉冲输出。激光器中增益光纤3为单模光纤，可饱和吸收光 纤5在激光器输出光谱范围内为多模光纤，而且在增益光纤的发射谱范围内存在较强的吸 收。将可饱和吸收光纤5熔接到激光腔内，就形成了一个"单模-多模-单模"结构的空间 模式拍频滤波器，从而实现对激光器的多波长选择。同时，激光信号被可饱和吸收光纤吸 收，实现对激光信号的被动调Q，这样就获得了多波长脉冲输出。
[0025] 空间模式拍频滤波器的原理如下：在泵浦源的泵浦下，单模增益光纤内产生 单模激光信号。由于可饱和吸收光纤在激光信号波长处为多模光纤，单模激光信号在 增益光纤和可饱和吸收光纤的第一个熔接点处由单模变为多模。简便起见，这里假设 只存在两个激光模式UV和LPn。这两个激光模式在可饱和吸收光纤内部传播，设其 相位分别为
【主权项】
1. 基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，其特征在于：包括泵浦源 (1)、波分复用器（2)、增益光纤（3)、隔离器（4)、可饱和吸收光纤（5)和输出耦合器（6);所 述的波分复用器（2)、增益光纤（3)、隔离器（4)、可饱和吸收光纤（5)和输出耦合器（6)构 成光纤环路；所述的泵浦源（1)通过波分复用器（2)为调Q激光器提供泵浦光，所述的调Q 激光通过输出耦合器（6)输出，其特征在于：在激光输出波段范围内增益光纤（3)为单模光 纤，而可饱和吸收光纤（5)为多模光纤，且可饱和吸收光纤（5)的吸收谱段包含激光输出波 段。
2. 根据权利要求1所述的基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，其特 征在于：所述的增益光纤（3)和可饱和吸收光纤（5)的纤芯直径比为1:1~1:1. 2。
3. 根据权利要求1所述的基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，其特 征在于：所述的增益光纤（3)和可饱和吸收光纤（5)的纤芯直径均为9微米。
4. 根据权利要求1所述的基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，其特 征在于：所述的输出耦合器(6)的输出端设置有增益补偿光纤。
【专利摘要】本发明公开了一种基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调Q激光器，包括泵浦源、波分复用器、增益光纤、隔离器、可饱和吸收光纤和输出耦合器等光纤器件；所述的波分复用器、增益光纤、隔离器、可饱和吸收光纤和输出耦合器通过光纤熔接机依次熔接，形成光纤环路；所述的泵浦源通过波分复用器熔接在光纤环路上。本发明利用可饱和吸收光纤同时实现了对光纤激光器的多波长选择和被动调Q；其多波长间隔可由可饱和吸收光纤的长度进行调节，其输出重频可由泵浦源进行调节。本发明实现了严格意义上的全光纤结构，具有体积紧凑、输出参数稳定以及环境适应性强等优点。
【IPC分类】H01S3-102, H01S3-11, H01S3-067
【公开号】CN104733993
【申请号】CN201510180745
【发明人】陶蒙蒙, 陈绍武, 冯国斌, 闫燕, 王振宝, 沈炎龙, 叶锡生
【申请人】西北核技术研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月16日