[發明專利]基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器

在審

• 申請號: 202011012385.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112117630A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 商建明;王正康;李思橋;喬耀軍;喻松;穆寬林
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/106;H01S3/13
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本發明的一種基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器屬于光纖激光器領域，其實驗結構由泵浦源(1)、波分復用器(2)、增益光纖(3)、雙環型無源諧振腔(4)、1×2光耦合器(5)、光隔離器(6)、第一光環形器(7)、光纖布拉格光柵(8)、第一2×2光耦合器(9)、第二2×2光耦合器(10)、第二光環形器(11)、第三光環形器(12)和未泵浦低摻雜光纖(13)組成。本發明中的雙環型無源諧振腔可以作為一種高性能模式濾波器確保光纖激光器實現穩定的窄線寬單頻激光輸出。本發明采用全保偏結構，可以實現一種高信噪比、高穩定性、超窄線寬的全保偏單頻光纖激光器，可應用于高精度時間頻率傳輸等領域中。

技術領域

本發明涉及單頻光纖激光器，具體為一種基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器。

背景技術

單頻光纖激光器具有輸出光束質量好、噪聲性能好、輸出線寬窄等顯著優點。基于摻鉺光纖的單頻光纖激光器具有超窄輸出線寬、高穩定性、超高光信噪比以及易于制作、應用廣泛等優點。因此，具有高性能的摻鉺光纖單頻光纖激光器在高精度時間頻率傳輸以及其他諸多工學領域中具有非常出色的應用前景。

與短直腔結構單頻光纖激光器相比，采用多諧振腔結構的環形腔激光器可以避免由于空間燒孔效應所引起的多模振蕩。此外，環形腔單頻光纖激光器腔內不需要使用類似于超窄線寬光濾波器、超高摻雜濃度的摻雜光纖等昂貴器件，也不需要采用如光注入反饋方案等復雜的結構就可以實現有效的單頻激光輸出。因此，在環形腔激光器中采用多諧振腔結構來獲得窄線寬單頻激光輸出是一種有效的方案。但是，之前已經報道過的采用多諧振腔結構的光纖激光器存在穩定性不好、跳模頻繁以及最佳輸出偏振態調整困難等問題，因此，研究設計一種更加高效的基于新型雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器對于進一步提升單頻激光器的輸出性能具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器，解決現有技術存在的問題。本發明結構緊湊，在雙環型無源諧振腔內形成了兩個單耦合光纖環可以有效增大腔內的自由光譜范圍，此外，諧振腔內形成的飽和吸收體可以作為具有超窄線寬的模式濾波器來確保實現光纖激光器的單頻運轉。本發明中的所有光器件均為保偏型器件，因此不需要使用偏振控制器件來調整腔內偏振態就可以實現穩定單頻輸出，具有更好的實用性。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器，其特征在于所述單頻光纖激光器由泵浦源、波分復用器、增益光纖、雙環型無源諧振腔、1×2光耦合器、光隔離器、第一光環形器、光纖布拉格光柵、第一2×2光耦合器、第二2×2光耦合器、第二光環形器、第三光環形器和未泵浦低摻雜光纖采用光纖熔接的方式連接組成。

泵浦源的輸出端與波分復用器的980nm端口進行光纖熔接，波分復用器的公共端口與增益光纖的一端進行光纖熔接，增益光纖的另一端與光環形器的1端口進行光纖熔接，光環形器的2端口與光纖布拉格光柵進行光纖熔接，光環形器的3端口與1×2光耦合器的1端口進行光纖熔接，1×2光耦合器的2端口與雙環型無源諧振腔的輸入端進行光纖熔接，雙環型無源諧振腔的輸出端與與波分復用器的1550nm端進行光纖熔接。1×2光耦合器的3端口與光隔離器的輸入端進行光纖熔接，光隔離器的輸出端作為所述單頻光纖激光器的輸出端口。本發明所述的一種基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器的工作原理是：

基于雙環型諧振腔的全保偏結構超窄線寬單頻光纖激光器采用正向泵浦結構，增益光纖由泵浦源發出的980nm泵浦光通過波分復用器來泵浦，增益光纖為一段高摻雜濃度的摻鉺光纖。光環形器可以保證諧振腔內激光單方向運轉，光隔離器可以用來抑制不必要的反射。光纖布拉格光柵可以作為一種模式粗濾波器來降低縱模數目并且決定激光器的輸出波長。雙環型無源諧振腔作為一種高質量的模式濾波器，可以有效降低腔內的模式數目并保證激光器的單頻輸出。激光器所有光器件均為保偏型光器件，因此不需要使用偏振控制器件就可以實現最優的線偏振單頻輸出。