[發明專利]一種基于光學雙穩態的單頻光纖激光振蕩器

有效

• 申請號: 202110019748.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112751254B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 史偉;張鈞翔;盛泉;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/094
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明提供一種基于光學雙穩態的單頻光纖激光振蕩器，包括激光泵浦源(1)、波分復用器一(2)、有源光纖一(3)、泵浦濾波器、光纖耦合器(5)、光纖環形器(6)、調控泵浦源(7)、波分復用器三(8)、有源光纖二(9)和光纖布拉格光柵(10)，其中，激光泵浦源(1)發射的激光經波分復用器一(2)耦合進入有源光纖一(3)，泵浦有源光纖一(3)提供激光增益；有源光纖一(3)通過泵浦濾波器與光纖耦合器(5)相連，泵浦濾波器用于分離或剝離未吸收的泵浦光；光纖耦合器(5)的一個輸出端用于激光輸出，另一輸出端連接到光纖環形器(6)的a端口；光纖布拉格光柵(10)的中心波長與輸出激光的波長相同，其閑置端斜切。

技術領域

本發明涉及激光器領域，尤其涉及一種基于光學雙穩態的高功率單頻光纖激光振蕩器。

背景技術

單頻光纖激光器運轉于單縱模和基橫模狀態，具備優異的相干性和穩定性，可應用于高分辨率光譜學、傳感、精密測量、相干雷達等領域。高功率單頻激光對于提高傳感系統的靈敏度、增加相干探測的作用距離等具有重要實用意義。

在光纖激光器中為了實現單頻激光振蕩，要求激光器具有較大縱模間隔或使用超窄帶濾波器進行選頻。在目前的研究中，通常采取短線形腔激光器結構獲得大縱模間隔，并利用高摻雜的石英光纖或特制的多組分光纖作為激光的增益介質實現單頻激光的運轉，例如中國專利CN101447637B。但是，由于短線形腔中的增益光纖長度通常僅1.5～2.5cm，可吸收的泵浦光功率有限。因此，即使在稀土離子高摻雜的情況下，輸出的單頻激光功率最高也只能達到百mW量級，難以達到瓦量級。此外，該方案對于光纖光柵的要求苛刻，通常要求光柵帶寬0.05nm、柵區長度和光柵尾纖長度盡可能短，增加了實際應用時的操作難度。

除了短線形腔光纖激光器外，還可以利用未泵浦的有源光纖作為可飽和吸收體，通過有源光纖中的駐波場形成超窄帶濾波器結構進行選頻，從而在環形腔光纖激光器中獲得單頻激光輸出。這種技術手段具有頻率自跟隨、跳模幾率低等優點。在常規的1μm、1.5μm、2μm波段，可以分別利用摻鐿、摻鉺、摻銩有源光纖作為可飽和吸收體在環形腔內實現低功率單頻激光的振蕩和輸出[1-3]。這些有源光纖通常為稀土離子摻雜濃度較低的石英光纖，其在對應常規波段的吸收系數較低。因此，振蕩激光在有源光纖中形成的駐波場對光纖的折射率調制深度較小，該振蕩器需要使用較長的有源光纖作為可飽和吸收體才能滿足單頻運轉的條件，且輸出的單頻激光功率通常為幾十mW的水平，在更高功率運轉下容易破壞可飽和吸收體中的窄帶濾波器結構，導致多縱模振蕩。

經文獻及專利查新檢索，迄今尚未見高功率數瓦量級單頻光纖激光振蕩器的專利或文獻報導。

參考文獻：

[1]J.Chen,Y.Zhao,Y.Zhu,S.Liu,Y.Ju,Narrow line-width ytterbium-dopedfiber ring laser based on saturated absorber,IEEE Photonics Technol.Lett.29,439–441(2017).

[2]K.Zhang and J.U.Kang,C-band wavelength-swept single-longitudinal-mode erbium-doped fiber ring laser,Opt.Express 16,14173–14179(2008).

[3]C.Shi,S.Fu,G.Shi,S.Sun,Q.Sheng,W.Shi,and J.Yao,“All-fiberizedSingle-frequency Silica Fiber Laser Operating Above 2μm Based on SMS FiberDevices,”Optik 187,291–296(2019).

發明內容