[發明專利]單模光纖環形激光器及其工作方法、激光系統

有效

• 申請號: 202010964349.2
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112202039B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 張杰君;李凌志;鄒昱婷;姚建平;曹元;郅燕燕;馮新煥;關柏鷗
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;武岑飛

提出了一種基于宇稱時間對稱性的單模光纖環形激光器，其僅包括一個物理環，物理環中具有包括第一宇稱時間對稱控制器的雙折射裝置和包括第二宇稱時間對稱控制器的偏振光耦合裝置；其中，雙折射裝置用于對光進行雙折射，以形成兩種不同偏振態的偏振光；偏振光耦合裝置用于將兩種不同偏振態的偏振光進行耦合；其中，通過調諧第一宇稱時間對稱控制器和第二宇稱時間對稱控制器來在物理環中實現宇稱時間對稱。還提供了一種該單模光纖環形激光器的工作方法以及具有該單模光纖環形激光器的激光系統。本發明實現了在單個物理環中形成了兩個相互耦合的偏振環，并實現了穩定的單縱向模式的激光，并且實現的單模光纖環形激光器結構簡單且成本較低。

技術領域

本發明屬于光電技術領域，具體地講，涉及一種基于宇稱時間對稱性的單模光纖環形激光器及其工作方法、激光系統。

背景技術

宇稱時間(parity-time)對稱性系統是一種特殊的非厄米系統，其哈密頓量具有真實的本征值。近來，宇稱時間對稱性在光子和光電系統中已經被廣泛地研究。一個主要的原因是它在光學或光電系統中對于模式選擇的有效性。

宇稱時間對稱性已經被證明是在光子系統中實現模式選擇的有效解決方案。傳統的宇稱時間對稱性系統是在兩個交叉耦合且空間上分布的光學子空間之間實現的PT對稱系統，這兩個子空間(即，實際存在的物理空間)被設計為具有相同的幾何形狀，并具有互補的增益和損耗系數。這樣的宇稱時間對稱性系統在主模和邊模之間具有巨大的增益差，從而使單模振蕩成為可能。然而，這樣的系統需要兩個空間上分布的子空間，這將會導致結構復雜、成本高以及易受環境干擾。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于宇稱時間對稱性的單模光纖環形激光器及其工作方法、激光系統。

根據本發明的實施例的一方面提供的基于宇稱時間對稱性的單模光纖環形激光器，其僅包括一個物理環，所述物理環中具有雙折射裝置和偏振光耦合裝置，所述雙折射裝置包括第一宇稱時間對稱控制器，所述偏振光耦合裝置包括第二宇稱時間對稱控制器；其中，所述雙折射裝置用于對光進行雙折射，以形成兩種不同偏振態的偏振光；所述偏振光耦合裝置用于將所述兩種不同偏振態的偏振光進行耦合；其中，通過調諧所述第一宇稱時間對稱控制器和所述第二宇稱時間對稱控制器來在所述物理環中實現宇稱時間對稱。

在根據本發明的實施例的一方面提供的單模光纖環形激光器中，所述第一宇稱時間對稱控制器包括第一偏振控制器，所述第二宇稱時間對稱控制器包括第二偏振控制器。

在根據本發明的實施例的一方面提供的單模光纖環形激光器中，所述雙折射裝置還包括：第一起偏器和第二起偏器，所述偏振光耦合裝置還包括：光放大器、光耦合器、可調諧光過濾器；利用單模光纖順序環串連接所述第一偏振控制器、所述第二起偏器、所述光放大器、所述第二偏振控制器、所述光耦合器、所述可調諧光過濾器、所述第一起偏器、所述第一偏振控制器。

在根據本發明的實施例的一方面提供的單模光纖環形激光器中，根據所述物理環形成兩個偏振環，所述兩個偏振環中的光的偏振方向正交；其中，通過調諧所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器來調諧兩個所述偏振環的本征頻率，以使兩個所述偏振環的本征頻率之間實現宇稱時間對稱。

在根據本發明的實施例的一方面提供的單模光纖環形激光器中，通過調諧所述第一偏振控制器來調諧兩個所述偏振環的本征頻率的中心頻率之差為0，以使兩個所述偏振環的本征頻率的實部之間實現宇稱時間對稱；通過調諧所述第一偏振控制器來使兩個所述偏振環的往返增益之乘積為1，并且通過調諧所述第二偏振控制器來調諧所述物理環內的損耗大小，以使兩個所述偏振環的本征頻率的虛部之間實現宇稱時間對稱。