[發明專利]復合腔光纖激光器及其實現異種脈沖格式相干調制的方法

在審

• 申請號: 201710205504.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106877126A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 陳偉成;李麗琴
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 吝秀梅,李彥孚

技術領域

本發明涉及光纖激光器技術領域，特別涉及一種復合腔光纖激光器及其實現異種脈沖格式相干調制的方法。

背景技術

多脈沖現象是鎖模光纖激光器運轉的普遍現象與本征屬性。多脈沖的產生機理，一般被認為是色散、非線性、增益、損耗以及腔內飽和吸收效應的聯合作用的結果，對于同一激光器，可以通過改變偏振設置、抽運功率來獲得多脈沖激光。然而在激光器的參數調節過程中，多脈沖的產生、簇包絡結構以及時域分布是隨機出現的、不可預計的、不可控制的。為此，多脈沖激光的研究工作更多的是停留在原理性的探討上，在技術應用上很少涉及。最近，人們意識到在激光器中引入主動介入的濾波效應或調制功能器件，可實現部分可控的脈沖產生。現已報道的主動介入的濾波效應或調制功能器件的方法有：內嵌Fabry–Pérot濾波器【文獻1.Y.L.Qi et al,Opt.Express 23,17720(2015)】、Lyot濾波器【文獻2.S.Liu et al,IEEE Photon.Technol.Lett.28,864(2016)】、微型共振腔(microing resonator)【文獻3.M.Peccianti et al,Nat.Commun.3,765(2012)】或Mach-Zehnder干涉儀【文獻4.D.Mao et al,Sci.Rep.3,3223(2013)】等。

常見的多脈沖現象，如孤子雨、孤子分子、怪波等，所形成的脈沖團簇是由同種脈沖格式組成。然而，最新的研究進展發現，同一激光器不僅能產生同種脈沖格式的多脈沖現象，而且也能產生異種脈沖格式的多脈沖現象。異種脈沖格式之間相互作用不呈現出明顯的相干性，其原因在于異種脈沖格式產生于同一透射率函數的不同透射峰，因此它們的相位很難鎖定。如在“8”字形NALM腔激光器中獲得的孤子分子與方波類噪聲共存的多脈沖疊加態【文獻5.Y.-Q.Huang et al,Opt.Lett.41,4056(2016)】、在環形腔激光器中獲得的常規孤子與耗散孤子共存的多脈沖疊加態【文獻6.D.Mao et al,Opt.Lett.38,3190(2013)】，以及在復合腔激光器中獲得的調Q鎖模與方波類噪聲共存的多脈沖疊加態【文獻7.T.Qiao et al,Opt.Express 24,18755(2016)】。這些異種脈沖格式共存疊加態僅是時域上的簡單疊加，并不存在著明顯的相干相互作用。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種主腔與子腔共享增益光纖且通過在子腔內設置拉錐增益光纖而明顯提高激光器輸出的異種脈沖格式間相互作用的復合腔光纖激光器以解決現有技術的不足。

本發明的另一個目的是提供復合腔光纖激光器實現異種脈沖格式相干調制的方法。

本發明通過以下技術方案來實現發明目的：

復合腔光纖激光器，包括主腔和內嵌于所述主腔內的子腔，所述主腔包括抽運光源、波分復用器、增益光纖、光纖耦合器和偏振控制器，其特征在于：所述增益光纖為帶有平面光纖端面的拉錐增益光纖且設于子腔內，主腔與子腔共用增益光纖且通過光纖端面的空間準直耦合進行對接而實現光路連通，由此，主腔與子腔通過共享相同增益光纖的方式使得復合腔光纖激光器的結構更為緊湊，同時通過調整偏振控制器與抽運功率使子腔和主腔分別基于不同的脈沖產生機制產生的異種脈沖格式間實現相干調制。

進一步地，所述主腔為環形腔、線形腔、“8”字形腔，“σ”形腔、“％”形腔或“9”字形腔中的任意一種，光纖耦合器為Y型或X型。

進一步地，所述主腔為環形腔且還設有光纖隔離器和鎖模器，光纖耦合器為Y型，所述抽運光源與波分復用器的抽運信號端連接，波分復用器的合波端與子腔的一個端面連接，子腔的另一個端面依次連接光纖耦合器，偏振控制器、光纖隔離器和鎖模器，所述的光纖耦合器的輸出端為激光器輸出端。

進一步地，所述增益光纖為一體型或倏逝波型拉錐增益光纖；所述倏逝波型拉錐增益光纖是將一根增益光纖加熱通過拉錐系統拉錐并拉斷為一對光纖錐，再使用光纖耦合系統使得兩個熔斷光纖錐相互靠近，兩個光纖錐均包括錐體端和非錐體端，光纖錐芯徑小于10μm，光纖錐錐體長度為0.1～3cm，兩個光纖錐的錯位空間間隙為10～300μm；所述一體型拉錐增益光纖是將一根增益光纖加熱通過拉錐系統使光纖在拉錐過程中間段芯徑變小但未拉斷而制成。