[發明專利]一種光學二進制控制鎖模光纖激光器

在審

• 申請號: 202110465194.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113381274A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 阮棟梁;周垚;陳宇;吳佳東;張敏;程發良
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/098
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳娟

本發明涉及一種光學二進制控制鎖模光纖激光器。該光學二進制控制鎖模光纖激光器包括泵浦激光器、波分復用器、增益光纖段、耦合器、盤繞單模光纖、兩個偏振器、隔離器等。本發明提供的光學二進制鎖模光纖激光器結構簡單且工作穩定、發熱量低，實現全光纖結構，光纖光學環形諧振腔和盤繞單模光纖環均采用較小半徑圓形結構從而引入大量雙折射，與兩個偏振器在環形腔內形成濾波器效應，同時兩個偏振控制器還與偏振相關隔離器形成類飽和吸收體結構，通過調節光纖環半徑和偏振態可以獲得4位數光學二進制控制；同時最多獲得5位數光學二進制控制鎖模效果，理論而言可以實現更高光學二進制控制，具備信息傳遞的能力，在光通信行業具有遠大的前景。

技術領域

本發明屬于激光領域，更具體地，涉及一種光學二進制控制鎖模光纖激光器。

背景技術

光纖激光器由于光束質量好、高效率、散熱特性好、結構簡單、抗外界干擾能力強，加上其高功率密度，高效率，高精度低損耗的特點，受到人們廣泛的關注。2μm波段多波長摻銩光纖激光器廣泛用于波分復用自由空間光通信和光纖通信，可有效地減小WDM通信系統信道間隔，增加信道數量，比采用多個單波長激光器組合作為光源的方法有明顯優勢，降低了激光器復雜性、系統成本和維護成本。因此，多波長光纖激光器在WDM光纖通信系統、光纖傳感、光學儀器及系統檢測等領域具有很大的應用潛力，因而成為近年來的研究熱點。

目前尚未有激光器能夠在光學領域實現光學二進制控制，目前大多數實現的僅僅是多波長鎖模光纖激光器。其主要有：一、利用光纖馬赫－曾德干涉儀濾波的多波長摻銩光纖激光器，采用環形腔結構，實現2μm波段輸出的多波長激光數為1～3，但該結構復雜、波長間隔不固定；二、利用非線性的8字型結構光纖多波長摻銩光纖激光器，可得到穩定的多個波長輸出，但是無法做到自由切換，更無法達到光學二進制控制；三、采用基于四波混頻效應的多波長摻銩光纖激光器，可以得到多個波長的穩定輸出，但是由于該結構均采用保偏器件，成本較高；四、由SMF-MMF-SMF組成的多模干涉濾波器應用于多波長摻銩光纖激光器，但是波長穩定性較差。

這些方法均得到了多波長激光輸出，但存在結構復雜、成本較高、穩定性差。不僅無法做到多波長鎖模間的可切換操作，更無法做到光學二進制控制效果。

專利CN210640481U公開了一種基于非線性多模干涉效應的多波長鎖模光纖激光器，其結構雖然簡單，且可實現多波長鎖模，但其同樣無法做到多波長切換，更不用說光學二進制控制效果。專利CN106058620A發表了一種基于非線性偏振旋轉鎖模的多波長同步輸出光纖激光器，但該設備結構復雜，無法實現全光纖結構，且輸出僅僅是停留在多波長鎖模的水平上，同樣無法做到精確的光學二進制切換。就目前而言，在光學二進制控制的領域上還未發現相關報道。

因此獲得實現方案簡便、成本低廉的光學二進制控制光纖激光器仍是激光器發展進程中不懈追求的方向之一。

發明內容

本發明的目的在于現有技術中現有多波長鎖模光纖激光器存在結構復雜、成本較高、穩定性差、無法光學二進制控制效果的缺陷或不足，提供一種光學二進制鎖模光纖激光器。本發明提供的光學二進制鎖模光纖激光器結構簡單且工作穩定、發熱量低，實現全光纖結構，通過光纖光學環形諧振腔和盤繞單模光纖環半徑及偏振器的調節在腔內形成濾波器效應，同時兩個偏振控制器還與偏振相關隔離器形成類飽和吸收體結構，可以獲得可切換4波長鎖模，并且可以達到4位數光學二進制控制；同時實驗最多獲得5位數鎖模光學二進制控制。就理論而言，該激光器結構可以獲得更高位數的光學二進制控制輸出，在光通信領域上是具備信息傳遞的能力。通過對各器件的工作波長的選擇，可以調控該光學二進制鎖模光纖激光器的輸出波長為2μm，可得到2μm輸出的光學二進制鎖模光纖激光器。就目前來講，這是首個2μm可切換多波長鎖模光纖激光器，也是第一個光學二進制鎖模光纖激光器。

為實現上述發明的目的，本發明采用如下技術方案：