一种偏振轴扭转的光纤Sagnac干涉环的制作方法

本发明涉及激光，尤其涉及一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环。

背景技术：

1、sagnac干涉环自1913年首次提出以来，经历了快速的发展和改进。作为典型的共路径干涉仪，sagnac干涉仪具有无需进行不同路径之间的相位控制和对波长依赖性较弱的优势，这些特性使其非常适合需要精确和稳定干涉测量的应用领域。与其他类型的sagnac干涉仪相比，光纤sagnac干涉仪具有更高的灵敏度、精度和稳定性，因而广泛应用于导航、通信、传感和激光系统中。

2、在所有应用中，通过利用单模光纤的非线性光学特性作为人工可饱和吸收体的光纤sagnac干涉环广泛应用于激光系统中，用于锁模和脉冲整形(参见doran n j,wood d."nonlinear-optical loop mirror,"opt.lett.13(1),56-58(1988))。这种技术也被称为非线性光学环路镜(nolm)或非线性放大环路镜(nalm)。基于nolm/nalm的锁模光纤激光器具有高损伤阈值和长期可靠性等优点，因而已成功商业化，不仅在实验室中，而且在太空等特殊应用环境中得到了广泛应用。

3、此外，光纤sagnac环构成的滤波器应用于激光系统中，不仅可以实现多波长的输出(参见wang s,lv m,zheng yx and chen x,“wavelength-spacing-controllablemulti-wavelength fiber laser based on a lyot-sagnac filter,”appl.optics 57(30),8845-8850(2018))，还可以实现波长数目、信道间隔、激光线宽等多参数的调控(参见wang w,meng hy,wu xw,wang w,xue hc,tan ch and huang xg,“three channel-spacingswitchable multiwavelength fiber laser with two segments of polarization-maintaining fiber,”ieee photonics technol.lett.24(6)，470-472(2012))。这些应用使得光纤sagnac干涉环在激光系统中发挥着重要的作用，并为激光技术的发展和应用提供了有力支持。

4、虽然光纤sagnac干涉环在激光系统中得到了广泛的应用，甚至有些应用已经工业化，但仍有一些缺点需要考虑。其中包括固定的技术参数和光纤sagnac干涉环透射率的有限调节。在sagnac干涉环中，透射率的调节是通过控制顺时针和逆时针方向传播光束之间的相移差来实现的。目前，主要通过在腔内特定位置添加相移装置来引入固定的线性相移或通过非线性效应引入非线性相移差。

5、然而，这些方法在实现特定结构下的连续透射率调节方面具有局限性，其调节的程度受到线性和非线性效应的约束。这使得灵活地调整sagnac环路的透射率以满足各种实际需求很难实现。

技术实现思路

1、本发明提供了一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，本发明在不增加系统复杂度的条件下，提供一个简单且灵活可调的线性偏置，灵活调整sagnac环的传输函数，以实现光纤saganc干涉环的任意透射率输出，详见下文描述：

2、一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，所述光纤sagnac干涉环包括：保偏光纤耦合器、光纤拉伸器和激光传输或放大模块，

3、保偏光纤耦合器的两根输出光纤连接构成sagnac环，两根输出光纤连接点中，其中一个连接点为保偏光纤的快轴和慢轴交叉熔接；光纤拉伸器和激光传输或放大模块置于环内；光纤拉伸器调节sagnac环的臂长。

4、其中，所述保偏光纤耦合器为快轴和慢轴均可通光的保偏光纤耦合器。

5、其中，交叉熔接角度为90°，熔接角度偏差为±10°。

6、进一步地，光纤拉伸器和激光传输或放大模块置于sagnac环内，光纤拉伸器置于90°熔接点的其中一侧。

7、进一步地，通过光纤拉伸器对90°熔接点一侧的光纤长度调节，在光纤长度的可调节范围内，任意调整顺逆时针相位差，得到任意透射率。

8、其中，激光传输或放大模块是传能光纤或者光纤放大器。

9、进一步地，激光传输或放大模块为光纤放大器，包括：泵浦源、增益介质、传能光纤的组合；或泵浦源、增益介质、传能光纤和色散补偿光纤的组合。

10、本发明提供的技术方案的有益效果是：

11、1、本发明设计了具有任意透射率的光纤sagnac干涉环，具有设计简单、成本低、可调节度好等优点，是一种新型光纤sagnac干涉环；

12、2、本发明利用两根输出光纤相连接的保偏光纤耦合器构成简易的sagnac环，通过90°熔接点和光纤拉伸器结合作用，实现对sagnac环透射率的动态调节，获得任意透射率输出；

13、3、本发明相比于传统的sagnac干涉环透射率改变，本发明具有结构简单、成本低廉、可调节性好等优势，适用于基于光纤sagnac环结构的激光器系统中。

技术特征：

1.一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，所述光纤sagnac干涉环包括：保偏光纤耦合器、光纤拉伸器和激光传输或放大模块，

2.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，所述保偏光纤耦合器为快轴和慢轴均通光的保偏光纤耦合器，环内光纤为保偏光纤。

3.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，交叉熔接点的熔接角度为90°，熔接角度偏差为±10°。

4.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，光纤拉伸器和激光传输或放大模块置于sagnac环内，光纤拉伸器置于90°熔接点的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，通过光纤拉伸器对90°熔接点一侧的光纤长度进行连续或接近连续的调节，在光纤长度的调节范围内，调整顺逆时针相位差，得到任意透射率。

6.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，激光传输或放大模块是传能光纤或者光纤放大器。

7.根据权利要求1所述的一种偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，激光传输或放大模块为光纤放大器时，包括：泵浦源、增益介质、传能光纤的组合；或泵浦源、增益介质、传能光纤和色散补偿光纤的组合。

8.根据权利要求1所述的偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环，其特征在于，当偏振轴扭转的光纤sagnac干涉环用于超短脉冲传输时，顺逆时针的光程接近相等。

技术总结
本发明公开了一种偏振轴扭转的光纤Sagnac干涉环，由保偏光纤耦合器、光纤拉伸器和激光传输或放大模块构成。采用两根输出光纤交叉熔接的保偏光纤耦合器构成偏振轴扭转的Sagnac环，光纤拉伸器和激光传输或放大模块置于环内，其中90°熔接点和光纤拉伸器结合作用，引入偏振轴扭转带来的相移差，动态调节Sagnac环的透射率，拓展其应用领域。将其应用到连续光激光器中，可以连续调节激光器的输出耦合比例。将其应用到锁模激光器中，则可以模拟灵活可调的可饱和吸收效应，实现锁模脉冲的自启动。此类Sagnac干涉环具有设计简单、成本低、可调性好等优点，具有很大的实用价值和应用前景。

技术研发人员：冯衍,李莎,周佳琦
受保护的技术使用者：国科大杭州高等研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15