基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器制造技术

本发明专利技术的一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏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)、1

【技术实现步骤摘要】
基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器


[0001]本专利技术涉及单频光纤激光器，具体为一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器。

技术介绍

[0002]单频光纤激光器具有输出光束质量高以及输出线宽窄的优点，而掺铒光纤单频光纤激光器具有输出线宽极窄、稳定性很高、光信噪比高以及易于与光学系统集成等显著优点。因此，高性能的掺铒光纤单频光纤激光器在微波光子学、光通信、光学探测以及时间频率传输等领域中表现出很好的应用前景。
[0003]环形腔结构是实现单频激光输出的一种常用腔结构，环形腔结构激光器具有较长的腔长以及增益光纤，因此环形腔光纤激光器可以获得更高的输出功率和更窄的输出线宽。此外，环形腔结构激光器不会出现由于驻波效应所引起的空间烧孔效应，因此，采用环形腔结构激光器是获得单频光纤激光器的一种有效结构。在环形腔结构中，设计具有高质量选模能力的多环谐振腔来保证激光器获得稳定单频输出以及高光信噪比输出是一种有效方案。在此基础上，在激光器腔内使用自注入锁定环可以帮助激光器获得更窄的线宽以及更高的输出稳定性。然而，现阶段大多数环形腔单频光纤激光器采用的是非保偏结构，激光器使用前需要通过调节偏振控制器等光器件来使得激光器获得最好的单频输出效果。此外，非保偏结构单频激光器对外界震动以及温度变化非常敏感，这影响了激光器的输出稳定性。综上所述，研究设计一种有效地结合多环谐振腔与自注入锁定环的全保偏结构单频光纤激光器方案对于进一步提升单频激光器的输出性能以及实用性具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器，解决现有单频光纤激光器存在的问题，进一步提高单频光纤激光器的输出性能以及实用性。本专利技术结构紧凑，腔内形成的双环谐振腔包含两个双耦合光纤环，具有很好的单模选择特性，可以有效抑制腔内多纵模振荡，帮助激光器获得单频输出。受益于双环谐振腔的高模式选择特性，激光器可以获得较高的光信噪比。此外，激光器腔内采用一个自注入锁定环来帮助激光器获得更窄的线宽以及更好的输出稳定性。最后，激光器采用全保偏结构，全保偏结构激光器可以使得激光器具有更好的抗外界干扰能力，进一步提高激光器的输出稳定性。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器，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、1
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2光耦合器、光环形器、光纤布拉格光栅、第一2
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2光耦合器、第二2
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2光耦合器、第三2
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2光耦合器、第四2
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2光耦合器和光隔离器采用光纤熔接的方式连接组成。
[0006]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端口与增益光纤进行光纤熔接，增益光纤的另一端与光环形器的1端口进行光纤熔接，光环
形器的2端口与的1
×
2光耦合器的90％端口进行光纤熔接，1
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2光耦合器的输出端口与光纤布拉格光栅进行光纤熔接，1
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2光耦合器的10％端口与第三2
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2光耦合器的一个输入端口进行光纤熔接，第三2
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2光耦合器的一个输出端口与第四2
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2光耦合器的一个输入端口进行光纤熔接。此外，光环形器的3端口与第一2
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2光耦合器的1端口进行光纤熔接，第一2
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2光耦合器的3端口与第二2
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2光耦合器的5端口进行光纤熔接，第一2
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2光耦合器的4端口与第二2
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2光耦合器的6端口进行光纤熔接，第二2
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2光耦合器的8端口与第一2
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2光耦合器的2端口进行光纤熔接，第二2
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2光耦合器的7端口与第四2
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2光耦合器的一个输入端口进行光纤熔接。第四2
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2光耦合器一个输出端口与波分复用器的公共端口进行光纤熔接，第四2
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2光耦合器的另一个输出端口与光隔离器光纤熔接后作为激光器的输出端。
[0007]本专利技术所述的一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器的工作原理是：
[0008]一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器采用向泵浦结构来使得激光器获得更好的输出噪声性能。激光器腔内的保偏增益光纤为一段高掺杂浓度的掺铒光纤，由保偏泵浦源发出的980nm泵浦光通过保偏980/1550nm波分复用器来泵浦。腔内的保偏光环形器可以用来保证谐振腔内激光信号单方向运转，避免由驻波效应所引起的跳模或者多模振荡。在激光器输出端的保偏光隔离器可以用来抑制不必要的反射回激光器腔内，减少对激光器的影响。保偏光纤布拉格光栅可以作为腔内反射镜以及初始模式滤波器决定了光纤激光器的输出波长并且可以大大降低激光器腔内的纵模输出。腔内形成的双环谐振腔中包含了两个双耦合光纤环，可以有效抑制激光器的多模振荡并保证激光器实现单频输出。激光器腔内的自注入锁定环可以起到稳频和压制线宽的效果，帮助激光器获得更窄的输出线宽以及提高激光器的输出稳定性。最后，由于整个激光器采用全保偏结构，因此激光器不需要采用偏振控制器或者偏振分束器等光器件就可以获得稳定的单频输出状态，激光器泵浦上电后就可以获得单频输出。此外，由于全保偏结构具有很好的抗干扰能力，所设计光纤激光器对温度变化和外界轻微振动并不敏感，激光器的输出稳定性可以进一步得以提升。
[0009]本专利技术提供的一种基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器与现有技术相比，其优点和积极效果在于：
[0010]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可以获得超窄线宽输出、超高稳定度、高光信噪比以及抗外界干扰能力强的单频光纤激光输出，克服了现有单频光纤器所存在的实验结构复杂，成本高，插损大等缺陷。
[0011]2.本专利技术所述的单频光纤激光器利用双环谐振腔与自注入锁定环结合的方案来实现单频输出，双环谐振腔具有较高的自由光谱范围以及很窄的通带带宽，在有效可以降低谐振腔内的模式密度的同时可以抑制腔内的多纵模振荡，帮助激光器获得稳定的单频输出。自注入锁定环可以压窄线宽和提高激光器输出稳定性。所述激光器具有极窄的输出线宽和极好的输出稳定性。
[0012]3.本专利技术所述单频光纤激光器采用全保偏结构，腔内不需要使用偏振控制器或者偏振分束器来调节腔内激光偏振态就可以获得稳定的单频输出，激光器具有很好的实用性。
[0013]检索文献以及专利，迄今未发现相同结构的基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器的专利报道。
附图说明：
[0014]图1是本专利技术所述的基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器的结构原理图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏单频光纤激光器，其特征在于所述全保偏单频光纤激光器由泵浦源(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、1
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2光耦合器(4)、光环形器(5)、光纤布拉格光栅(6)、第一2
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2光耦合器(7)、第二2
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2光耦合器(8)、第三2
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2光耦合器(9)、第四2
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2光耦合器(10)和光隔离器(11)组成；所述基于双环谐振腔和自注入锁定环的全保偏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端口与增益光纤(3)进行光纤熔接，增益光纤(3)的另一端与光环形器(4)的1端口进行光纤熔接，光环形器(4)的2端口与的1
×
2光耦合器(5)的90％端口进行光纤熔接，1
×
2光耦合器(5)的输出端口与光纤布拉格光栅(6)进行光纤熔接，1
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2光耦合器(5)的10％端口与第三2
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2光耦合器(9)的一个输入端口进行光纤熔接，第三2
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2光耦合器(9)的一个输出端口与第四2
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2光耦合器(10)的一个输入端口进行光纤熔接。此外，光环形器(4)的3端口与第一2
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2光耦合器(7)的1端口进行光纤熔接，第一2
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2光耦合器(7)的3端口与第二2
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2光耦合器(8)的5端口进行光纤熔接，第一2
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【专利技术属性】
技术研发人员：商建明，王正康，李思桥，郭弘，乔耀军，喻松，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：