一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一、第二偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出端与波分复用器的第二输入端连接。利用非线性偏振旋转效应和长单模光纤的高非线性效应共同作用产生调Q锁模类噪声方波脉冲。本装置可应用于超连续谱产生、微结构加工和医学治疗等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置
本专利技术创造涉及光学
，特别涉及一种激光发射装置。
技术介绍
被动锁模光纤激光器由于其光束质量好、体积小、结构简单、成本低等优点，在光通信、光纤传感、材料加工和生物医疗等领域有着重要的应用价值。一般而言，在被动锁模光纤激光器中能获得具有高斯或双曲正割形状的传统锁模超短脉冲，但通过合理调节激光腔结构和参数，譬如色散、损耗、增益和非线性，还能获得类噪声脉冲。类噪声脉冲是被动锁模光纤激光器中一种特殊的锁模状态，其典型特征主要表现为：1)在时域上是一个宽的波包，波包内部是由许多强度和宽度随机演化的皮秒、飞秒脉冲构成的精细结构，因此在示波器测量类噪声脉冲形态的时候，由于示波器的带宽限制只能看到单个方波脉冲，而在用自相关对类噪声脉冲脉宽测量的时候，会看到一个很宽的底座，中间有一个相干的尖峰；2)光谱较光滑，没有Kelly边带和陡峭的边沿，其宽度较宽，甚至超过增益光纤的增益带宽；3)具有低时域相干性。基于以上特点，类噪声脉冲在超连续谱产生、低光学相干断层扫描和低相干光谱干涉仪等领域具有重要应用。另一方面，激光器按照时间特性可以分为连续波运转(CW)、调Q运转(Q-switching)、连续波锁模(CWmode-locking)和调Q锁模(Q-switchmode-locking)四种运转态如图1所示。其中，调Q锁模同时具有调Q和锁模两种运转态的特性。调Q锁模运转下，调Q巨脉冲的周期一般为μs量级，重复频率接近弛豫振荡频率，而调Q巨脉冲的内部是一个个脉宽为皮秒量级的短脉冲。由于调Q锁模可产生高峰值功率的短脉冲输出，因此在非线性频率转换、微结构加工、医学治疗等方面具有广泛的应用。调Q锁模脉冲可以在激光腔中采用分离的调Q器件和锁模器件来获得，但也可以通过一个器件或者具有调Q锁模功能的系统(例如非线性偏振旋转腔，非线放大环形腔和非线性光学环形腔)来获得。然而，目前产生调Q锁模脉冲的装置大部分只能实现调Q包络里面为传统超短脉冲，不能实现调Q锁模类噪声脉冲的输出。
技术实现思路
本专利技术的目的是：采用全光纤化器件搭建全光纤激光器，利用非线性偏振旋转技术和长单模光纤的高非线性效应共同作用实现调Q锁模类噪声方波脉冲输出，以解决现有技术不能输出调Q锁模类噪声脉冲的技术问题。本专利技术解决其技术问题的解决方案是：一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤、第二偏振控制器，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过所述掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出端与波分复用器的第二输入端连接，光纤耦合器的第二输出端用于输出调Q锁模类噪声方波脉冲的光波。进一步，所述掺铒光纤的长度值为4m，所述掺铒光纤的工作波长范围为1565nm-1625nm，所述单模光纤的长度为250m。进一步，所述光纤耦合器的第二输出端与第一输出端的光功率输出比为10：90。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用250m的长单模光纤产生高非线性效应辅助非线性偏振旋转技术实现调Q锁模类噪声方波脉冲输出；腔内基于偏振相关隔离器和光纤双折射效应产生非线性偏振旋转效应实现调Q锁模状态，250m单模光纤在腔内辅助产生类噪声锁模方波；使用4m掺铒光纤，提高腔内增益，增强腔内高非线性效应；使用10％的能量输出耦合器，将脉冲大部分能量留在谐振腔内，增强非线性效应；使用全光纤化器件，便于熔接，设备简单可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是激光器的四个运转态的示意图；图2是本专利技术创造装置的结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。实施例1，参考图2，一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，包括：泵浦光源1、波分复用器2、掺铒光纤3、第一偏振控制器4、偏振相关隔离器5、光纤耦合器6、单模光纤7、第二偏振控制器8，泵浦光源1的输出端与波分复用器2的第一输入端连接，波分复用器2的输出端通过所述掺铒光纤3与第一偏振控制器4的输入端连接，第一偏振控制器4的输出端通过偏振相关隔离器5与光纤耦合器6的输入端连接，光纤耦合器6的第一输出端通过单模光纤7与第二偏振控制器8的输入端连接，第二偏振控制器8的输出端与波分复用器2的第二输入端连接，光纤耦合器6的第二输出端用于输出带类噪声方波脉冲的光波。其中，作为优化，所述掺铒光纤3的长度值为4m、工作波长范围为1565nm-1625nm，所述单模光纤7的长度为250m。作为优化，所述光纤耦合器6的第二输出端与第一输出端的光功率输出比为10：90。在本装置工作时，泵浦光源1采用一台最高功率为460mW、中心波长980nm的半导体激光器，利用长度为4m、工作波长范围为1565nm-1625nm的掺铒光纤3作为光学的增益介质，同时，一段250m的单模光纤7作为提高腔内非线性效应的介质，利用偏振相关隔离器5、掺铒光纤3和单模光纤7产生非线性偏振旋转效应实现L波段激光的输出，整个装置的锁模基频为778.21kHz。其中，偏振相关隔离器5可在激光腔内保证激光的单向运转并对激光起到偏振选择的作用。第一、第二偏振控制器4、8可用于调节激光的偏振状态。光纤耦合器6用于激光输出，光纤耦合器6第二输出端的输出功率为10％。在耦合输出后，通过光学光谱分析仪和高速示波器可对光纤耦合器6的第二输出端口输出的光波进行捕捉，得到调Q锁模状态的类噪声方波脉冲。以上对本专利技术的较佳实施方式进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，其特征在于，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤、第二偏振控制器，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过所述掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出端与波分复用器的第二输入端连接，光纤耦合器的第二输出端用于输出调Q锁模类噪声方波脉冲的光波。

【技术特征摘要】
1.一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，其特征在于，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤、第二偏振控制器，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过所述掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁秋奕，关嘉俊，凌辉炎，霍泳霖，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44