[發明專利]單頻調Q激光器

有效

• 申請號: 202110360037.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113097844B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 孫豹;馮暢;李帥;張旨遙;張尚劍;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/0933;H01S3/10
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種單頻調Q激光器，具體是基于回音壁模式微腔及非線性偏振旋轉技術的單頻調Q激光器，作為一個不含光濾波器的光纖環路，由單模半導體激光器對增益介質進行泵浦；由具有高Q值的回音壁模式微球腔和錐形光纖組成的耦合系統作為選模濾波結構實現窄帶濾波功能，通過回音壁模式微腔進行窄帶模式選擇，從而得到窄線寬單頻調Q激光輸出，結構簡單；通過調整偏振控制器可實現對窄線寬單頻調Q激光的中心波長和脈沖重復頻率等參數的調諧。

技術領域

本發明屬于光纖激光技術領域，具體涉及一種基于回音壁模式微腔及非線性偏振旋轉技術的窄線寬單頻調Q激光器。

背景技術

調Q激光器在光纖分布式傳感系統、激光測距等應用中有很好的應用前景，激光器調Q技術研究向著全光纖、窄線寬、窄脈寬、高能量的方向發展。非光纖型的調Q方式包括聲光Q開關、電光Q開關、可飽和吸收體等，具有插入損耗大、與光纖之間光耦合效率低等缺點；全光纖調Q方式包括Sagnac環調Q、布拉格光纖光柵調Q、光纖型可飽和吸收體調Q等。根據調Q的方式主要分為主動調Q和被動調Q。主動調Q試利用人為的某些物理效應來控制諧振腔的損耗，從而達到Q值的突變，但通常含有使激光器結構變得復雜的調制器件。被動調Q一般在腔內加入對激光波長有一吸收峰的可飽和吸收元件，利用可飽和吸收體的吸收系數隨光強的增大而減小至飽和，通過吸收損耗隨光強的改變來實現腔內Q值的突變，與主動調Q激光器相比，被動調Q光纖激光器具有設計緊湊，簡單和靈活的吸引人的優點。半導體可飽和吸收鏡(SESAM)或Cr2+:ZnSe晶體常作為可飽和吸收體用于被動調Q，但在激光腔中需要附加的光學組件，例如透鏡、反射鏡、環形器等，這會導致更大的插入損耗和更復雜的設計。非線性偏振旋轉效應有類似可飽和吸收體的作用，可通過簡單旋轉偏振控制器來調節其飽和吸收強度，與其他基于可飽和吸收體的調Q激光器相比，非線性偏振旋轉技術是實現被動Q開關操作的一種更簡單，更便宜的方法。

基于非線性偏振旋轉技術的調Q激光通常是多模的，雖然由于非線性偏振旋轉利用了光纖雙折射效應，在光譜上會表現出濾波效應，即通道間隔和透射峰取決于腔的雙折射。可以通過改變雙折射參量來改變濾波器的帶寬和透射峰，比如調整偏振控制器擠壓光纖會引起強烈的雙折射，但在實驗中通過調整偏振控制器帶來雙折射參量的改變是有限的，通常還需要改變增益光纖或者普通單模光纖的長度來滿足條件，因此在很多結構中并不能達到理想的濾波效果，特別是具有窄線寬的單頻調Q激光，在以往研究中只利用光譜濾波效應的還沒能實現。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提出了一種單頻調Q激光器。

本發明的技術方案是：一種單頻調Q激光器，包括單模半導體激光器、偏振相關型集成光學器件、第一偏振控制器、第二偏振控制器、單模光纖、增益光纖、錐形光纖及回音壁模式微腔；其中，

所述單模半導體激光器作為系統的泵浦源，為增益光纖提供泵浦；

所述偏振相關型集成光學器件集成了波分復用器、耦合器和偏振相關型隔離器，所述單模半導體激光器接入所述偏振相關型集成光學器件的pump端口，由所述偏振相關型集成光學器件的common端口依次連接所述增益光纖、第一偏振控制器、單模光纖、第二偏振控制器、錐形光纖后再接入所述偏振相關型集成光學器件的signal端口形成環路；所述波分復用器用于將泵浦光和腔內激光合成一束；所述耦合器將光按照比例分成兩束，一束用于光路循環，另一部分光由所述偏振相關型集成光學器件的tap端口輸出，所述偏振相關型隔離器同時作為起偏器和檢偏器；

所述錐形光纖用于與回音壁模式微腔的耦合，光經過錐形光纖的錐區時以倏逝波的形式進行近場耦合。

進一步地，所述第一偏振控制器將所述偏振相關型集成光學器件中的偏振相關型隔離器導致的線偏振光轉變為橢圓偏振光，所述第二偏振控制器繼續調整光的偏振分布。

進一步地，所述偏振控制器具體為嵌入式偏振控制器。

進一步地，所述增益光纖為稀土離子摻雜光纖。