一种双波长同步脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开一种双波长同步脉冲光纤激光器，激光二极管、合束器、增益光纤、第一准直器、第二准直器构成激光器的光纤部分；第一准直器与第二准直器之间的自由空间部分，从第二准直器至第一准直器方向依次设置有第一偏振控制器、偏振分束器、双折射滤波片、偏振相关隔离器和第二偏振控制器；偏振分束器的反射光作为激光器的输出端口，输出双波长非同步锁模脉冲；第一光栅和第二光栅平行放置，组成光栅对设置于激光器的输出端口处，对所输出的双波长非同步锁模脉冲进行色散补偿获得双波长同步锁模脉冲。

【技术实现步骤摘要】
一种双波长同步脉冲光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光器领域，具体涉及一种可输出双波长同步脉冲的光纤激光器。
技术介绍
双波长同步脉冲激光器在非线性频率转换、超宽带光源以及太赫兹波产生等方面有重要应用。锁模技术是获得超短光脉冲的常用方法。实现被动锁模的核心器件是可饱和吸收体，包括利用光纤非线性效应构成的等效可饱和吸收体和利用材料的可饱和吸收特性制作的真实可饱和吸收体。其工作原理是，可饱和吸收体的损耗随入射光强度的增加而减小，脉冲边缘部分强度小，损耗大，而脉冲中心部分强度大，损耗小，因此，脉冲通过可饱和吸收体时被窄化。相比于固体同步脉冲激光器，光纤同步脉冲激光器具有结构紧凑、散热效果好、转换效率高以及光束质量好等优点。目前在光纤激光器中，实现双波长脉冲输出的方法一般是两个谐振腔共用一个可饱和吸收体，或者在一个谐振腔中使用两种增益光纤，同时获得1.0μm和1.5μm波段的脉冲。这种方式结构复杂，并且由于不同波长的脉冲在光纤中传输时速度不一样，很难使得两个脉冲完全同步。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种双波长同步脉冲光纤激光器，能够产生双波长同步脉冲输出。本专利技术的技术方案是：一种双波长同步脉冲光纤激光器，包括：激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)、第一光栅(11)、第二光栅(12)、直角棱镜(13)；激光二极管(2)与合束器(3)连接，合束器(3)一路连接第一准直器(1)、另一路经增益光纤(4)连接第二准直器(5)；激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)构成激光器的光纤部分；第一准直器(1)与第二准直器(5)之间的自由空间部分，从第二准直器(5)至第一准直器(1)方向依次设置有第一偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、双折射滤波片、偏振相关隔离器(9)和第二偏振控制器(10)；激光器的光纤部分和自由空间部分共同构成环形腔；偏振分束器(7)的反射光作为激光器的输出端口，输出双波长非同步锁模脉冲；第一光栅(11)和第二光栅(12)平行放置组成光栅对，直角棱镜(13)将光栅对的输出光反回至光栅对；光栅对设置于激光器的输出端口处，对所输出的双波长非同步锁模脉冲进行色散补偿获得双波长同步锁模脉冲。激光二极管(2)与合束器(3)连接。进一步地，双折射滤光片(8)采用双折射晶体制成。进一步地，增益光纤(4)为掺镱光纤。进一步地，第一偏振控制器(6)包括二分之一波片(6-1)和第一四分之一波片(6-2)；二分之一波片(6-1)位于靠近第二准直器(5)的一侧，第一四分之一波片(6-2)位于靠近第一准直器(1)的一侧。进一步地，第二偏振控制器(10)为第二四分之一波片(10-1)。进一步地，第二偏振控制器(10)包括一个二分之一波片和一个四分之一波片。进一步地，第一光栅(11)、第二光栅(12)均为反射光栅。进一步地，第一光栅(11)、第二光栅(12)均为透射光栅。本专利技术提供的双波长同步脉冲光纤激光器，激光器环形腔输出双波长非同步脉冲，该脉冲输出后经过光栅对进行色散补偿，光栅对可改变双波长脉冲的脉冲间隔，通过优化光栅对之间的间距，可使得非同步脉冲转化为同步脉冲，实现两个波长的脉冲完全同步。本光纤激光器还设置有双折射滤光片，旋转双折射滤光片，可实现不同中心波长的双波长同步脉冲输出。附图说明图1是本专利技术结构原理示意图。图2是本专利技术一具体实现方式结构示意图。图3是本专利技术一具体实现方式，光栅对采用反射光栅时的光路输出示意图。图4是本专利技术具体实现方式数值模拟得到的双波长脉冲的光谱图。图5是本专利技术具体实现方式数值模拟得到的偏振分束器输出的两个波长的两个脉冲。图6是本专利技术具体实现方式数值模拟得到的经光栅对色散补偿后的双波长同步脉冲。图中，1-第一准直器，2-激光二极管，3-合束器，4-增益光纤，5-第二准直器，6-第一偏振控制器，7-偏振分束器，8-双折射滤光片，9-偏振相关隔离器，10-第二偏振控制器，11-第一光栅，12-第二光栅，13-直角棱镜，6-1-二分之一波片，6-2-第一四分之一波片，10-1-第二四分之一波片。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术进行详细阐述，以下实施例是对本专利技术的解释，而本专利技术并不局限于以下实施方式。如图1所示，本专利技术提供的双波长同步脉冲光纤激光器，包括：激光二极管2、合束器3、增益光纤4、第一准直器1、第二准直器5、第一偏振控制器6、偏振分束器7、双折射滤光片8、偏振相关隔离器9、第二偏振控制器10、第一光栅11、第二光栅12。激光二极管2与合束器3连接。第一准直器1、合束器3、增益光纤4、以及第二准直器5按顺序连接构成激光器的光纤部分。激光二极管2为光纤耦合半导体激光二极管，输出的泵浦光通过合束器3进入增益光纤4，增益光纤4吸收泵浦光后通过能级跃迁产生1.0μm波段的激光。其中增益光纤4采用掺镱光纤。第一偏振控制器6、偏振分束器7、双折射滤光片8、偏振相关隔离器9及第二偏振控制器10按顺序依次放置在第一准直器1以及第二准直器5的自由空间部分，其中第一偏振控制器6靠近第二准直器5一端，第二偏振控制器10靠近第一准直器1一端。激光器的光纤部分及自由空间部分共同构成环形腔，激光在环形腔内准直、偏振调整等处理后，稳定激光经偏振分束器7的反射面输出。第二准直器5用于将光纤输出的激光准直为平行光，第一准直器1用于将平行光耦合至光纤。第一偏振控制器6和第二偏振控制器10，用于调节激光脉冲的偏振态。环形腔中，第一偏振控制器6、偏振相关隔离器9以及第二偏振控制器10共同构成非线性偏振旋转模块。偏振分束器7、双折射滤光片8以及偏振相关隔离器9共同构成滤波模块。旋转双折射滤光片8，可改变双波长的中心频率。其中双折射滤光片8采用石英晶体制成。偏振分束器7的反射光作为激光器的输出端口，输出双波长非同步锁模脉冲。第一光栅11和第二光栅12平行放置组成光栅对，直角棱镜(13)将光栅对的输出光反回至光栅对。光栅对设置于激光器的输出端口处，对所输出的双波长非同步锁模脉冲进行色散补偿，通过调节光栅对之间的间距，可以改变两个脉冲之间的间距，当光栅对间距合适时，可使得两个波长的脉冲完全重合，非同步锁模脉冲转化为同步锁模脉冲，最终获得双波长同步锁模脉冲。本专利技术双波长同步脉冲光纤激光器的具体工作原理如下：通过非线性偏振旋转的等效可饱和吸收作用获得超短脉冲。脉冲光经过偏振分束器7后转换为线偏振光，随后的第二偏振控制组件将线偏振光转化为椭圆偏振光。脉冲在光纤中传输时，光纤的非线性效应作用于两个正交偏振分量上，使脉冲的偏振态发生变化。由于非线性相移是强度相关的，偏振态沿整个脉冲不再一致。调节第一偏振控制组件，使得脉冲再一次通过偏振相关隔离器9时，脉冲强度较大的中心部分透过，而强度较低的边缘部分大部分被反射，从而起到脉冲整形的作用。由于光纤的非线性作用及偏振控制组件的调节作用，脉冲经过偏振分束器7时被整形，中心部分透过率强，边缘部分透过率弱，偏振分束器7输出至腔外的反射光实际为脉冲整形时过滤掉的部分。并且，偏振分束器7输出的特性与激光器的工作状态有很大关系。当非线性偏振旋转效应较强时，脉冲中心部分近似无损地通过偏振分束器7，脉冲的前后边缘部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)、第一光栅(11)、第二光栅(12)、直角棱镜(13)；激光二极管(2)与合束器(3)连接，合束器(3)一路连接第一准直器(1)、另一路经增益光纤(4)连接第二准直器(5)；激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)构成激光器的光纤部分；第一准直器(1)与第二准直器(5)之间的自由空间部分，从第二准直器(5)至第一准直器(1)方向依次设置有第一偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、双折射滤波片、偏振相关隔离器(9)和第二偏振控制器(10)；激光器的光纤部分和自由空间部分共同构成环形腔；偏振分束器(7)的反射光作为激光器的输出端口，输出双波长非同步锁模脉冲；第一光栅(11)和第二光栅(12)平行放置组成光栅对，直角棱镜(13)将光栅对的输出光反回至光栅对；光栅对设置于激光器的输出端口处，对所输出的双波长非同步锁模脉冲进行色散补偿获得双波长同步锁模脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种双波长同步脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)、第一光栅(11)、第二光栅(12)、直角棱镜(13)；激光二极管(2)与合束器(3)连接，合束器(3)一路连接第一准直器(1)、另一路经增益光纤(4)连接第二准直器(5)；激光二极管(2)、合束器(3)、增益光纤(4)、第一准直器(1)、第二准直器(5)构成激光器的光纤部分；第一准直器(1)与第二准直器(5)之间的自由空间部分，从第二准直器(5)至第一准直器(1)方向依次设置有第一偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、双折射滤波片、偏振相关隔离器(9)和第二偏振控制器(10)；激光器的光纤部分和自由空间部分共同构成环形腔；偏振分束器(7)的反射光作为激光器的输出端口，输出双波长非同步锁模脉冲；第一光栅(11)和第二光栅(12)平行放置组成光栅对，直角棱镜(13)将光栅对的输出光反回至光栅对；光栅对设置于激光器的输出端口处，对所输出的双波长非同步锁模脉冲进行色散补偿获得双...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽强，姚一村，田振，张丙元，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：山东,37