[發明專利]一種雙波長和波長可調諧被動鎖模光纖激光器

有效

• 申請號: 201810094220.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108390248B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王東寧;李柳江;王兆坤;楊帆;徐賁;陳慧芳;王海龍;朱天瑜
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種波長可調諧或雙波長鎖模光纖激光器，涉及光纖激光器領域。所述鎖模光纖激光器結構屬環形腔，其整體包括半導體泵浦源、波分復用器、摻鉺光纖、偏振控制器、偏振無關隔離器、“無芯光纖?漸變折射率多模光纖”混合結構器件、輸出耦合器。所述“無芯光纖?漸變折射率多模光纖”混合結構器件基于多模光纖中的非線性多模干涉效應，可同時作為可飽和吸收體以及波長選擇元件，簡化了激光器結構，實現高穩定、高功率的波長可調諧或多波長鎖模光纖激光器。所述“無芯光纖?漸變折射率多模光纖”混合結構器件具有結構簡單、損傷閾值高、損耗小等特性，是一種實用的鎖模器件。

技術領域

本發明專利涉及光纖激光器領域，具體涉及一種雙波長和波長可調諧的被動鎖模光纖激光器，尤其涉及一種用于雙波長和波長可調諧被動鎖模激光器的同時作為可飽和吸收體及波長選擇元件的光纖器件及其制備方法。

背景技術

被動鎖模光纖激光器因其結構緊湊、性能穩定、光束質量好、易維護和高性價比等優勢，成為了激光器研究中的一個重要分支。其中，多波長和可調諧鎖模光纖激光器在激光雷達系統、高頻孤子脈沖、波分復用系統、光纖傳感、高分辨率光譜學、作為THz源等領域獲得了廣泛的應用。

為實現被動鎖模光纖激光器，需采用可飽和吸收體，其對于光的作用表現為一種獨特的吸收性，光強越強，吸收越少。目前常用的可飽和吸收體主要包括半導體可飽和吸收鏡、碳納米管以及一些二維材料如石墨烯、二硫化鎢、硒化鉍等。此類可飽和吸收體材料使用壽命有限，損傷閾值較低，很難用于高功率的鎖模光纖激光器。進一步，為實現波長可調諧或多波長鎖模輸出，實驗中通常在鎖模激光器中增加濾波組件如可調濾波器或采用拉錐結構以實現波長選擇。這種方法使激光器的結構更加復雜，增加了成本。

近些年來，研究人員提出了利用漸變折射率多模光纖作為可飽和吸收體的數學模型。在該模型的基礎上，基于漸變折射率多模光纖中的非線性多模干涉效應與自聚焦效應，本發明利用“無芯光纖-漸變折射率多模光纖”混合光纖結構，最終實現了雙波長與可調諧鎖模激光輸出。其中，所使用的“無芯光纖-漸變折射率多模”混合結構，不僅起到了常用可飽和吸收體的啟動鎖模作用，還能作為濾波元件，使激光器在不增加其余元件的情況下實現了可調諧鎖模。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可調諧和雙波長鎖模光纖激光器；本發明的另一個目的是提供一種可同時作為可飽和吸收體以及濾波元件的“無芯光纖-漸變折射率多模光纖”混合結構光纖器件的制備方法。該激光器結構簡單，成本低廉，易于制造。

為了實現上述技術目標，達到上述技術效果，本發明通過下述技術方案加以實現：本發明提供的雙波長和波長可調諧鎖模光纖激光器結構屬環形腔，包括腔外的半導體泵浦源，以及環行腔中的波分復用器、用于產生粒子數反轉的摻鉺光纖、用于改變激光偏振態的偏振控制器、用于確保激光單向傳輸的偏振無關隔離器、作為鎖模元件以及波長選擇元件的“無芯光纖-漸變折射率多模光纖”混合結構光纖器件、用于激光輸出的輸出耦合器。

所述輸出耦合器的直接輸出端與耦合輸出端的分光比大于70:30，用于激光的輸出。

進一步的所述半導體泵浦源的輸出波長為976nm或者1480nm。

進一步的所述波分復用器、輸出耦合器、隔離器工作波長在1530nm-1610nm。

進一步的所述應用于鎖模光纖激光器的“無芯光纖-漸變折射率多模光纖”混合結構光纖器件，其構成包括第一單模光纖、第一無芯光纖、第一漸變折射率多模光纖以及第二單模光纖，所述第一單模光纖、第一無芯光纖、第一漸變折射率多模光纖、第二單模光纖依次熔接成一體。

作為優選方案，所述第一無芯光纖長度設置為300μm。

作為優選方案，所述第一漸變折射率多模光纖采用商用的漸變折射率光纖，其纖芯直徑為62.5μm或50μm。

作為優選方案，所述第一漸變折射率多模光纖長度設置為7cm。