基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器制造技术

本发明专利技术的一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器属于光纤激光器领域，其实验结构由泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、三环型无源谐振腔(4)、1×2光耦合器(5)、光隔离器(6)、偏振分束器(7)、偏振控制器器(8)、光环形器(9)、光纤布拉格光栅(10)、第一2×2光耦合器(11)、第二2×2光耦合器(12)和第三2×2光耦合器(13)组成。本发明专利技术中的三环型无源谐振腔可以作为一种高性能模式滤波器来抑制谐振腔内的多模振荡并确保光纤激光器最终可以实现单纵模输出。本发明专利技术可以实现高稳定度、高信噪比的超窄线宽单频激光输出，可应用于光纤通信、光学测量以及高精度时间频率传输等领域中。

【技术实现步骤摘要】
基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器
本专利技术涉及单频光纤激光器，具体为一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器。
技术介绍
单频光纤激光器具有输出光束质量好、噪声低以及线宽窄等显著优点，而掺铒光纤单频光纤激光器具有输出线宽非常窄、稳定性非常高、光信噪比值高以及易于制作等优点。因此，高性能的掺铒光纤单频光纤激光器在光学通信、微波光子学、光纤探测器、高精度光谱学以及高精度时间频率传输等领域中具有非常出色的应用前景。采用多谐振腔结构的环形腔激光器可以避免由于空间烧孔效应所引起的多模振荡，同时不需要使用类似于超窄线宽光滤波器这样的昂贵器件或者采用如光注入反馈方案这样复杂的结构，因此，采用多谐振腔结构来获得窄线宽单频激光输出是一种有效的方案。但是，之前已经报道过的采用多谐振腔结构的光纤激光器不能同时具有超窄线宽输出、超高稳定度、高光信噪比以及低复杂度的激光器性能，因此，研究设计更加高效的谐振腔结构方案对于进一步提升单频激光器的输出性能具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器，解决现有技术存在的问题。本专利技术结构紧凑，在仅使用三个普通单模耦合器的情况下所获得的三环型无源谐振腔具有超大自由光谱范围以及小于10MHz的通带带宽，可以有效抑制谐振腔内的多模振荡并确保实现光纤激光器的单频运转。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述单频光纤激光器由泵浦源、波分复用器、增益光纤、三环型无源谐振腔、1×2光耦合器、光隔离器、偏振分束器、偏振控制器器、光环形器、光纤布拉格光栅、第一2×2光耦合器、第二2×2光耦合器和第三2×2光耦合器采用光纤熔接的方式连接组成。泵浦源的输出端与波分复用器的980nm端口进行光纤熔接，波分复用器的1550nm端口与光环形器的1端口进行光纤熔接，光环形器的2端口与光纤布拉格光栅进行光纤熔接，光环形器的3端口与偏振控制器的输入端进行光纤熔接，偏振控制器的输出端与偏振分束器的输入端进行光纤熔接，偏振分束器的输出端与1×2光耦合器的1端口进行光纤熔接，1×2光耦合器的2端口与三环型无源谐振腔的输入端进行光纤熔接，三环型无源谐振腔的输出端与增益光纤的一端进行光纤熔接，增益光纤的另一端与波分复用器的公共端进行光纤熔接。1×2光耦合器的3端口与光隔离器的输入端进行光纤熔接，光隔离器的输出端作为所述单频光纤激光器的输出端口。本专利技术所述的一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的工作原理是：一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器采用反向泵浦结构，增益光纤由泵浦源发出的980nm泵浦光通过波分复用器来泵浦，增益光纤为一段高掺杂浓度的掺铒光纤。光环形器可以用来保证谐振腔内激光信号单方向运转，光隔离器可以用来抑制不必要的反射。光纤布拉格光栅可以作为反射镜以及一种模式粗滤波器来降低腔内的纵模密度。通过使用偏振控制器可以获得最优的激光器输出。偏振分束器可以使腔内的偏振模式变得单一，具有偏振模锁定的功能，可以作为腔内的一个模式滤波器同时可以将入射光束分成两个正交的线偏振光。三环型无源谐振腔作为一种高质量的模式滤波器，可以有效降低腔内的模式数目，抑制多模振荡，并保证激光器的单频输出。本专利技术提供的一种三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器与现有技术相比，其优点和积极效果在于：1.本专利技术所述的单频光纤激光器采用紧凑简洁的设计结构，不需要使用复杂的激光器结构，也不需要使用价格昂贵的器件就能获得高稳定度、高光信噪比的超窄线宽单频激光输出，克服了现有技术存在的实验结构复杂，成本高，插入损耗大等缺陷。2.本专利技术所述的单频光纤激光器利用三环型无源谐振腔的高效模式滤波性能实现单频输出，三环型无源谐振腔具有100GHz量级的自由光谱范围，可以有效降低谐振腔内的模式密度，帮助实现激光器的单频输出。同时三环型无源谐振腔的通带带宽小于主腔的纵模间隔，可以作为一种超窄带宽的模式滤波器，最终保证谐振腔内只有单一有效模式，实现激光器的单频输出。与现有子谐振腔相比，三环型无源谐振腔使用了三个2×2光耦合器，形成的三环形谐振腔结构具有非常高的模式滤波性能，不需要使用昂贵的实验器件或者复杂的实验结构，提高了激光器的输出性和实用性。检索文献以及专利，迄今未发现相同结构的基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的专利报道。附图说明：图1是本专利技术所述的基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的结构原理图。图2是本专利技术所述的基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的单频输出原理图。图3是本专利技术所述的基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的输出光谱图。图中：1泵浦源、2波分复用器、3增益光纤、4三环型无源谐振腔、51×2光耦合器、6光隔离器、7偏振分束器、8偏振控制器器、9光环形器、10光纤布拉格光栅、11第一2×2光耦合器、12第二2×2光耦合器和13第三2×2光耦合器。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明:图1为本专利技术一种基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器的结构原理图，本专利技术所述单频光纤激光器由泵浦源1、波分复用器2、增益光纤3、三环型无源谐振腔4、1×2光耦合器5、光隔离器6、偏振分束器7、偏振控制器器8、光环形器9、光纤布拉格光栅10、第一2×2光耦合器11、第二2×2光耦合器12和第三2×2光耦合器13组成。基于上述构成要件，本专利技术的构成关系如下：泵浦源1的输出端与波分复用器2的980nm端口进行光纤熔接，波分复用器2的1550nm端口与光环形器9的1端口进行光纤熔接，光环形器9的2端口与光纤布拉格光栅10进行光纤熔接，光环形器9的3端口与偏振控制器8的输入端进行光纤熔接，偏振控制器8的输出端与偏振分束器7的输入端进行光纤熔接，偏振分束器7的输出端与1×2光耦合器5的1端口进行光纤熔接，1×2光耦合器5的2端口与三环型无源谐振腔4的输入端进行光纤熔接，三环型无源谐振腔4的输出端与增益光纤3的一端进行光纤熔接，增益光纤3的另一端与波分复用器2的公共端进行光纤熔接。1×2光耦合器5的3端口与光隔离器6的输入端进行光纤熔接，光隔离器6的输出端作为所述单频光纤激光器的输出端口。基于上述具体实施方案，本专利技术进一步的具体实施方案如下：所述泵浦源1为980nm泵浦源，本实施案例采用的欧镭泽科技公司生产的980nm泵浦源；所述波分复用器2为980/1550nm泵浦源，本实施案例采用的是康冠公司的980/1550nm波分复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述单频光纤激光器由泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、三环型无源谐振腔(4)、1×2光耦合器(5)、光隔离器(6)、偏振分束器(7)、偏振控制器器(8)、光环形器(9)、光纤布拉格光栅(10)、第一2×2光耦合器(11)、第二2×2光耦合器(12)和第三2×2光耦合器(13)组成；/n所述基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器泵浦源(1)的输出端与波分复用器(2)的980nm端口进行光纤熔接，波分复用器(2)的1550nm端口与光环形器(9)的1端口进行光纤熔接，光环形器(9)的2端口与光纤布拉格光栅(10)进行光纤熔接，光环形器(9)的3端口与偏振控制器(8)的输入端进行光纤熔接，偏振控制器(8)的输出端与偏振分束器(7)的输入端进行光纤熔接，偏振分束器(7)的输出端与1×2光耦合器(5)的1端口进行光纤熔接，1×2光耦合器(5)的2端口与三环型无源谐振腔(4)的输入端进行光纤熔接，三环型无源谐振腔(4)的输出端与增益光纤(3)的一端进行光纤熔接，增益光纤(3)的另一端与波分复用器(2)的公共端进行光纤熔接。1×2光耦合器(5)的3端口与光隔离器(6)的输入端进行光纤熔接，光隔离器(6)的输出端作为所述单频光纤激光器的输出端口。/n...

【技术特征摘要】
1.基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于所述单频光纤激光器由泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、三环型无源谐振腔(4)、1×2光耦合器(5)、光隔离器(6)、偏振分束器(7)、偏振控制器器(8)、光环形器(9)、光纤布拉格光栅(10)、第一2×2光耦合器(11)、第二2×2光耦合器(12)和第三2×2光耦合器(13)组成；
所述基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器泵浦源(1)的输出端与波分复用器(2)的980nm端口进行光纤熔接，波分复用器(2)的1550nm端口与光环形器(9)的1端口进行光纤熔接，光环形器(9)的2端口与光纤布拉格光栅(10)进行光纤熔接，光环形器(9)的3端口与偏振控制器(8)的输入端进行光纤熔接，偏振控制器(8)的输出端与偏振分束器(7)的输入端进行光纤熔接，偏振分束器(7)的输出端与1×2光耦合器(5)的1端口进行光纤熔接，1×2光耦合器(5)的2端口与三环型无源谐振腔(4)的输入端进行光纤熔接，三环型无源谐振腔(4)的输出端与增益光纤(3)的一端进行光纤熔接，增益光纤(3)的另一端与波分复用器(2)的公共端进行光纤熔接。1×2光耦合器(5)的3端口与光隔离器(6)的输入端进行光纤熔接，光隔离器(6)的输出端作为所述单频光纤激光器的输出端口。


2.按照权利要求1所述的基于三环型无源谐振腔的超窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)为980nm泵浦源。


3.按照权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：商建明，王正康，乔耀军，喻松，穆宽林，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11