一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锁模光纤激光器的制备技术，特别是一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器。
【背景技术】
[0002]锁模光纤激光器在超快光学、非线性光学、生物光学、光信息处理以及激光加工等领域具有重要的研宄价值。进入90年代，人们对锁模激光器的理论和实验做了大量研宄，在理论上提出了崭新的设计理念，例如主动锁模、谐波锁模、有理数谐波锁模、附加(或碰撞)脉冲锁模、注入锁模、非线性光学环境锁模、非线性偏振旋转锁模、半导体可饱和吸收体锁模等一系列锁模理论。
[0003]根据锁模原理将锁模光纤激光器分为主动锁模光纤激光器和被动锁模光纤激光器两大类。被动锁模光纤激光器技术是一种典型的全光纤非线性锁模技术。它让激光器的腔内不存在任何主动调制器，但是光纤激光器仍然可以实现飞秒脉冲的输出；其原理是:在光纤激光器中，一般存在一些非线性光学效应，这些光学效应的强度和腔内运行的脉冲的峰值有关，这样的一种相关性，让激光器内部的各纵模相位锁定，在这种情况下，光纤激光器便可以输出稳定的飞秒脉冲。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种结构紧凑、低成本、重复频率高、超短脉冲的基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，由980nm泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、50: 50親合器、光隔离器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，所述980nm泵浦源通过波分复用器的a端与一段掺铒光纤进行连接，掺铒光纤的另一端与一个50: 50耦合器的d端连接，50: 50耦合器f端与20: 80耦合器的公共端h连接，其80%端口 i与偏振控制器I的一端连接，偏振控制器I的另外一端与光隔离器的输入端连接，其输出端与50: 50耦合器的g端口连接，50: 50耦合器的e端口与偏振控制器2连接，偏振控制器2的另外一个端口与偏振分束的公共端k端连接，偏振分束的另外两个端口分别连接两个偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分别与两段单模光纤I和2连接，单模光纤I和2的另一端分别于偏振合束的η端和ο端连接，偏振合束器的公共端P端与波分复用器的公共端b端进行连接。
[0007]形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变为IGHz，脉冲的重复频率变为IGHz。
[0008]本发明的工作原理:
[0009]该被动锁模光纤激光器利用8字腔实现被动锁模，产生超短脉冲。由泵浦源泵浦掺铒光纤放大器产生自发福射的光，到达线性环循环一周后，由50: 50親合器进入右侧非线性光纤放大镜的的两束光所经历的物理过程不相同:8字形光纤激光器中央的50: 50藕合器，将起始的入射光场分成两部分幅值相同，但是传播方向相反光场，这种结构使一路光场刚进入环路的时候即被掺铒光纤放大，但是另一路光场却只能在离开的时候才能被放大，因此这两路光场在光纤激光器内部传输的过程中受到不同非线性相移，而且他们之间的相位差不是不同的，通常我们可以调节半导体光放大器的增益或者偏振控制器使脉冲峰值部分，两部分的相移差是π那么当这部分能量经过耦合器时便可以被透射，而脉冲两侧处由于能量比较低，所以积累的相移比较少，从而被反射，最后的结果是，脉冲峰值能量越来越高，而脉冲两侧处能量越来越低，从而产生可饱和吸收效应周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲，复合双腔共同选频，使得脉冲的重复频率变高。我们由20: 80光耦合器的20%端口由示波器和光谱仪多锁模结果进行监测。
[0010]本发明的优点是:该被动锁模光纤激光器具有结构简单、成本低、脉冲重复频率高、脉冲脉宽窄等优点，能够在常温下稳定工作。
【附图说明】
[0011]附图是该基于非线性光纤放大镜的被动锁模光纤激光器。
[0012]图中:1.980nm泵浦源2.波分复用器3.掺铒光纤4.50: 50耦合器5.光隔离器6.偏振控制器2 7.20: 80耦合器8.偏振控制器2 9.偏振分束器10.偏振控制器3 11.偏振控制器4 12.单模光纤113.单模光纤2 14.偏振合束器
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步的具体说明。
[0014]实施例:
[0015]一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，由980nm泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、50: 50親合器、光隔离器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，所述980nm泵浦源通过波分复用器的a端与一段掺铒光纤进行连接，掺铒光纤的另一端与一个50: 50耦合器的d端连接，50: 50耦合器f端与20: 80耦合器的公共端h连接，其80%端口 i与偏振控制器I的一端连接，偏振控制器I的另外一端与光隔离器的输入端连接，其输出端与50: 50耦合器的g端口连接，50: 50耦合器的e端口与偏振控制器2连接，偏振控制器2的另外一个端口与偏振分束的公共端k端连接，偏振分束的另外两个端口分别连接两个偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分别与两段单模光纤I和2连接，单模光纤I和2的另一端分别于偏振合束的η端和ο端连接，偏振合束器的公共端P端与波分复用器的公共端b端进行连接。
[0016]形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变为IGHz，脉冲的重复频率变为IGHz。
[0017]该实施例中，980nm泵浦源为自制，掺铒光纤长度约为10米；偏振控制器所缠绕单模光纤长度为3米；偏振分束器和偏振合束器的型号为PBS-1550-APC，光隔离器的型号为10-H-1550 ;50: 50光耦合器的型号为SC-155050/50-0 ;20: 80光耦合器的型号为:SC-1550-20/80-0复合双腔中的单模光纤分不同长度的数公里。
[0018]该基于8字腔的被动锁模光纤激光器利用8字腔实现被动锁模，产生超短脉冲。由无阈值的掺铒光纤放大器产生自发辐射的光，经过非线性光纤放大镜的等效可饱和吸收后，脉冲幅度大的地方被反射，而幅度相对较小的地方被吸收，最后的结果是，脉冲峰值能量越来越高，而脉冲两侧处能量越来越低，周而复始，光纤激光器便输出稳定的飞秒脉冲，加入复合腔后，根据维纳效应，脉冲重复频率成倍提高。从偏振分束器的b端口通过示波器和光谱仪对锁模脉冲和其光谱进行监测。
[0019]该被动锁模光纤激光器在超快光学、非线性光学、光纤通信、生物光学、光信息处理以及激光加工等领域具有重要的研宄价值和应用。
【主权项】
1.一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器，由980nm泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、50: 50親合器、光隔离器、偏振控制器、20: 80親合器、偏振分束器、偏振合束器和单模光纤组成，其特征在于:所述980nm泵浦源通过波分复用器的(a)端与一段掺铒光纤进行连接，掺铒光纤的另一端与一个50: 50親合器的(d)端连接，50: 50 I禹合器(f)端与20: 80耦合器的公共端(h)连接，其80%端口⑴与偏振控制器(I)的一端连接，偏振控制器(I)的另外一端与光隔离器的输入端连接，其输出端与50: 50耦合器的(g)端口连接，50: 50耦合器的(e)端口与偏振控制器⑵连接，偏振控制器⑵的另外一个端口与偏振分束的公共端(k)端连接，偏振分束的另外两个端口分别连接两个偏振控制器⑶和(4)，偏振控制器(3)和(4)的另外一端分别与两段单模光纤⑴和(2)连接，单模光纤(I)和(2)的另一端分别于偏振合束的(η)端和(ο)端连接，偏振合束器的公共端(P)端与波分复用器的公共端(b)端进行连接；形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变为IGHz，脉冲的重复频率变为1GHz。
【专利摘要】一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器在传统的8字腔结构激光器加入了选频结构，图中偏振控制器2的一个端口与偏振分束的公共端k端连接，偏振分束的另外两个端口分别连接两个偏振控制器3和4，偏振控制器3和4的另外一端分别与两段单模光纤1和2连接，单模光纤1和2的另一端分别于偏振合束的n端和o端连接，偏振合束器的公共端p端与波分复用器的公共端b端进行连接。形成的闭合回路成为被动锁模激光器的谐振腔，复合双腔共同选频，使得激光器的腔基频变大，脉冲的重复频率变高。本发明的优点是：该被动锁模光纤激光器具有结构简单、成本低、脉冲重复频率高、脉冲脉宽窄等优点，能够在常温下稳定工作。
【IPC分类】H01S3-08, H01S3-067, H01S3-098
【公开号】CN104682174
【申请号】CN201410531438
【发明人】潘洪刚, 石艳梅, 薛玉明, 卢晋, 王洛欣, 轩秀巍
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年9月30日