一种可调锁模光纤随机激光器制造技术

本发明专利技术属于光纤激光器领域，具体提供一种可调锁模的光纤脉冲激光器，包括：泵浦光源、波分复用器、有源光纤、环形器、无序光纤结构、非线性偏振旋转控制器及耦合器，其中，无序光钎结构采用随机分布布拉格光栅阵列。本发明专利技术中，随机分布布拉格光栅阵列提供多重反馈路径，对应多个腔长/谐振模式，为锁模机制的重频可调功能提供了途径；非线性偏振旋转控制器一方面能够选择性地通过某一谐振模式，另一方面也为被选择模式的锁定提供了必要的可饱和吸收效应；两者结合实现了传统锁模激光器不具备的可调节脉冲重复频率的功能；同时，本发明专利技术还具有制作简单、成本较低等优点。

A Tunable Mode-locked Fiber Random Laser

The invention belongs to the field of optical fiber lasers, and specifically provides an adjustable mode-locked optical fiber pulse laser, including a pump light source, a wavelength division multiplexer, an active optical fiber, a ring, a disordered optical fiber structure, a non-linear polarization rotation controller and a coupler. The disordered optical brazing structure adopts a random distributed Bragg grating array. In the present invention, the random distributed Bragg grating array provides multiple feedback paths corresponding to multiple cavity lengths/resonant modes, which provides a way for the repetition frequency adjustable function of the mode-locking mechanism; on the one hand, the nonlinear polarization rotation controller can selectively pass through a certain resonant mode, on the other hand, it also provides the necessary saturable absorption effect for the locking of the selected mode; The traditional mode-locked laser does not have the function of adjustable pulse repetition rate, and the invention also has the advantages of simple fabrication and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种可调锁模光纤随机激光器
本专利技术属于光纤激光器领域，特别涉及了一种可调锁模的光纤脉冲激光器。
技术介绍
光纤随机激光器作为一种重要的新光源，可用于非线性光学、光通信和传感等领域。但传统光纤随机激光器的研究主要集中在连续光机制下，脉冲型随机激光的实现方法较少。基于相干反馈的光纤随机激光器由于具有较低的激射阈值、较短的光纤长度、随机模式可控等优点，受到广泛青睐。相干反馈光纤随机激光器通常采用掺杂光纤中的分布式或相移布拉格光栅形成随机谐振腔，当光子局域长度小于随机结构的长度时，满足光子局域化条件，从而将光子局域在腔内产生相干光放大，输出具有模式的随机激光。与常规光纤激光器的单一腔长不同，相干反馈光纤随机激光器具有多个随机模式，对应多个不同腔长，这为其实现可调重频锁模脉冲提供了可能，但现有技术中的相干反馈光纤随机激光器都集中在连续光工作机制下，缺少脉冲生成和控制的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可调频率锁模光纤随机激光器，通过结合非线性偏振旋转控制技术和随机分布光纤布拉格光栅，实现基于随机结构的脉冲型光纤随机激光器，由于随机结构的引入，在随机光纤光栅阵列内存在多种反馈路径，导致此种类型的随机激光的输出模式随机，在非线性偏振旋转技术的选模机制作用下，可以产生随机激光的可调脉冲输出，具有传统锁模激光器的特性，还具有可以调节脉冲重频，选择不同模式输出等传统锁模光纤激光器不具备的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案为：一种可调锁模光纤随机激光器，包括：泵浦光源1、波分复用器2、有源光纤3、环形器4、无序光纤结构5、第一偏振控制器6、45°倾斜布拉格光栅7、第二偏振控制器8、1:99耦合器9；其特征在于，所述无序光纤结构为随机分布布拉格光栅(FBG)阵列；所述第一偏振控制器、45°倾斜布拉格光栅、第二偏振控制器依次连接构成非线性偏振旋转控制器(NPR)；所述波分复用器的泵浦端与泵浦光源相连、信号端与耦合器的99％端口相连、公共端连接有源光钎后与环形器的1端口相连；所述环形器的2端口连接无序光纤结构、3端口与第一偏振控制器相连；所述第二偏振控制器与耦合器相连，所述耦合器的1％端口输出激光脉冲。进一步的，所述可调锁模光纤随机激光器用于实现重频可调锁模脉冲激光输出，通过调节非线性偏振选择器中偏振控制器的角度，改变锁定的激射模式，实现模式可调和不同重频的脉冲激光输出。本专利技术的工作原理为：泵浦光源发出的泵浦光束通过波分复用器耦合进入环形腔内，为有源光纤提供增益，产生种子光；种子光通过环形器进入反射型随机分布FBG阵列，形成不同路径长度的反馈，并通过环形器在腔内构成随机谐振机制；不同谐振机制的光波在谐振周期内累积的非线性偏振相移不同，NPR的偏振选择效应可以选择某一谐振模式的光波通过；该谐振模在腔内多次循环，同时在NPR的饱和吸收作用下，实现锁模和脉冲输出；改变NPR的偏振控制器设置可以改变被锁定的模式，即实现锁模脉冲的重频可调。综上，本专利技术的有益效果在于：本专利技术中随机分布FBG阵列提供了多重反馈路径，对应多个腔长/谐振模式，为锁模机制的重频可调功能提供了途径；引入的NPR一方面能够选择性地通过某一谐振模式，另一方面也为被选择模式的锁定提供了必要的可饱和吸收效应；两者结合实现了传统锁模激光器不具备的可调节脉冲重复频率的功能，本专利技术还具有制作简单、成本较低等优点。附图说明图1所示为根据本专利技术实施例的可调锁模光纤随机激光器装置示意图。图2所示为根据本专利技术实施例的可调锁模光纤随机激光器时域脉冲序列图。具体实施方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明，尽管本专利技术将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式；相反，对本专利技术进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。本实施例提供一种可调锁模光纤随机激光器，其结构如图1所示，具体包括：包括泵浦光源1、波分复用器(WDM)2、有源光纤(EDF)3、环形器(Circulator)4、随机分布FBG阵列(RD-FBGs)5、第一偏振控制器(PC1)6、45°倾斜布拉格光栅(TFBG)7、第二偏振控制器(PC2)8和耦合器(Coupler)9；其中：泵浦光源1产生泵浦光，本实施例中，所述泵浦光的波长为1480nm或者980nm；波分复用器(WDM)2包括泵浦端、公共端和信号端，泵浦端和信号端位于波分复用器的同一面、公共端位于波分复用器的另一面；波分复用器2的泵浦端与泵浦光源1相连，波分复用器2的公共端与有源光纤3相连，所述波分复用器2将泵浦光耦合到有源光纤3，有源光纤3发出种子光并对其提供放大；本实施例中，有源光纤为掺饵光纤(EDF)；有源光纤3接入环形器4的1端口，环形器的2端口连接随机分布FBG阵列5，本实施例中，随机分布FBG阵列包括20个光纤光栅FBG1、FBG2…FBGn、FBGn+1…FBG20，即20个反射率为1％～5％、间隔在1～8毫米之间随机分布的FBG，中心波长为1550nm；第一偏振控制器6、45°倾斜FBG7和第二偏振控制器8共同组成了NPR；环形器4的3端口连接第一偏振控制器6，第二偏振控制器8与耦合器9相连，耦合器9的99％端10与波分复用器2的信号端相连，形成的激光脉冲在耦合器9的1％端11输出。在其它的实施例中，随机分布FBG阵列5也可包括其他数目和中心波长的FBG。在本实施例中采用的是NPR这种被动锁模技术来实现锁模和脉冲输出。此外，可以将两种被动锁模技术相结合，例如，在原本激光器结构的基础上，在第二偏振控制器8后接入一个环形器，环形器的1端口与第二偏振控制器相连，2端口连接一个半导体可饱和吸收体，3端口与耦合器9相连。实现激光腔中加入半导体可饱和吸收体的目的。NPR与半导体可饱和吸收体这两种锁模技术结合有助于提高激光器锁模自启动能力，减少随机光纤结构因环境造成的不稳定性，以达到更好的锁模效果。如图2所示为根据本专利技术实施例的可调锁模光纤随机激光器的时域脉冲序列图；从图中可以看到，通过调节偏振控制器，能够产生不同重复频率的脉冲。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调锁模光纤随机激光器，包括：泵浦光源(1)、波分复用器(2)、有源光纤(3)、环形器(4)、无序光纤结构(5)、第一偏振控制器(6)、45°倾斜布拉格光栅(7)、第二偏振控制器(8)、1:99耦合器(9)；其特征在于，所述无序光纤结构为随机分布布拉格光栅(FBG)阵列；所述第一偏振控制器、45°倾斜布拉格光栅、第二偏振控制器依次连接构成非线性偏振旋转控制器(NPR)；所述波分复用器的泵浦端与泵浦光源相连、信号端与耦合器的99％端口相连、公共端连接有源光钎后与环形器的1端口相连；所述环形器的2端口连接无序光纤结构、3端口与第一偏振控制器相连；所述第二偏振控制器与耦合器相连，所述耦合器的1％端口输出激光脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种可调锁模光纤随机激光器，包括：泵浦光源(1)、波分复用器(2)、有源光纤(3)、环形器(4)、无序光纤结构(5)、第一偏振控制器(6)、45°倾斜布拉格光栅(7)、第二偏振控制器(8)、1:99耦合器(9)；其特征在于，所述无序光纤结构为随机分布布拉格光栅(FBG)阵列；所述第一偏振控制器、45°倾斜布拉格光栅、第二偏振控制器依次连接构成非线性偏振旋转控制器(NPR)；所述波分复用器的泵浦端与泵浦光源相连、信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟利，崔涵，饶云江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51