[發明專利]基于增益光纖中動態光柵的2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器

在審

• 申請號: 202310549308.0
• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116667114A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 姚寶權;魏迪生;戴通宇;唐錦文;李俊輝;華笑笑
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

基于增益光纖中動態光柵的2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器，屬于光纖激光器技術領域，本發明為解決現有實現單頻光纖激光器的常用方法存在的問題。本發明包括環形腔單頻光纖振蕩器和光纖放大器；所述光纖放大器用于放大環形腔單頻光纖振蕩器輸出的線偏振激光；所述的環形腔單頻光纖振蕩器包括第一銩光纖振蕩器、第一波分復用器、第一單模保偏摻鈥增益光纖、第一光纖環形器、第二保偏摻鈥增益光纖、高反射率光纖布拉格光柵、輸出耦合器、第二光纖環形器和光纖隔離器；所述的光纖放大器包括第二銩光纖振蕩器、第二波分復用器、第三保偏摻鈥增益光纖和帶通濾波器；激光器采用全保偏結構，激光器中所有器件均為保偏器件，采取各器件水平對軸熔接。

技術領域

本發明涉及2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器在進行單頻運轉時的穩定性技術，屬于光纖激光器技術領域。

背景技術

2μm波段激光位于大氣窗口透明區，同時也處于人眼安全波段，比1μm激光對人眼的損傷閾值大4個數量級，因此2μm相干激光非常適合用于空間光通信、激光雷達、激光遙感等領域。目前關于2μm波段的單頻光纖激光器的研究主要集中在1900-2050nm的高增益范圍內，且大多以摻銩光纖作為激光器的增益介質，很難實現接近2.1μm，甚至更高波長的單頻激光輸出。而摻鈥光纖的增益帶寬可以覆蓋從1.9μm到2.1μm以上，通常可以利用輸出波長為1940～1950nm的摻銩光纖激光器進行帶內泵浦，具有泵浦量子效率高的優點。另外，2090nm正好處于Ho:YAG晶體的強發射峰附近，而且單模全保偏光纖激光器具有光束質量好、性能穩定的特點，因此，穩定可靠的2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器可作為窄線寬Ho:YAG放大器的理想種子源。

此外，實現單頻光纖激光器的常用方法包括超短腔法、級聯子腔法或者可飽和吸收體法。雖然超短腔法可以實現較為穩定的單頻激光輸出，但其較短的有源光纖長度限制了激光輸出功率的提升。而高精細度子腔或可飽和吸收體方法多用于環形腔結構的光纖振蕩器中，并且其較長的腔長可以容納豐富的波長選擇方式。但是在環形腔中多個子腔的設置不僅增加了諧振腔的復雜度，而且也使得激光器在進行單頻運轉時的穩定性受到了極大挑戰。

發明內容

針對現有實現單頻光纖激光器的常用方法存在的問題，本發明提供一種基于增益光纖中動態光柵的2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器。

本發明所述基于增益光纖中動態光柵的2090nm線偏振全保偏單頻光纖激光器，包括環形腔單頻光纖振蕩器和光纖放大器；所述光纖放大器用于放大環形腔單頻光纖振蕩器輸出的線偏振激光；

所述的環形腔單頻光纖振蕩器包括第一銩光纖振蕩器1-1、第一波分復用器2-1、第一單模保偏摻鈥增益光纖3-1、第一光纖環形器4-1、第二保偏摻鈥增益光纖3-2、高反射率光纖布拉格光柵5、輸出耦合器6、第二光纖環形器4-2和光纖隔離器7；

所述的光纖放大器包括第二銩光纖振蕩器1-2、第二波分復用器2-2、第三保偏摻鈥增益光纖3-3和帶通濾波器8；

第一銩光纖振蕩器1-1連接第一波分復用器2-1的泵浦輸入端，第一波分復用器2-1的輸出端連接第一單模保偏摻鈥增益光纖3-1的一端；第一單模保偏摻鈥增益光纖3-1的另一端連接第一光纖環形器4-1的第一端口；第一光纖環形器4-1的第二端口連接第二單模保偏摻鈥增益光纖3-2的一端，未泵浦的第二單模保偏摻鈥增益光纖3-2另一端連接高反射率光纖布拉格光柵5；第一光纖環形器4-1的第三端口連接輸出耦合器6的輸入端，輸出耦合器6的第一輸出端口連接第二光纖環形器4-2的第一端口，第二光纖環形器4-2的第二端口連接第一波分復用器2-1的激光輸入端；

輸出耦合器6的第二輸出端口連接光纖隔離器7的輸入端，光纖隔離器7的輸出端連接第二波分復用器2-2的激光輸入端；

第二銩光纖振蕩器1-2連接第二波分復用器2-2的泵浦輸入端，第二波分復用器2-2的輸出端連接第三單模保偏摻鈥增益光纖3-3的一端，第三單模保偏摻鈥增益光纖3-3的另一端連接帶通濾波器8；