一种多波长矢量脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种多波长矢量脉冲光纤激光器，该光纤激光器包括一全光纤环形谐振腔，以及环形谐振腔上依次设有的由单模光纤(11)或保偏光纤(12)循环连接的：第一波分复用器(2

A multi wavelength vector pulse fiber laser

【技术实现步骤摘要】
一种多波长矢量脉冲光纤激光器


[0001]本专利技术涉及光纤激光器领域，具体涉及一种多波长矢量脉冲光纤激光器。

技术介绍

[0002]光纤激光器在光纤通信、材料加工、医疗等领域具有重要应用价值。其中，多波长光纤激光器能够同时发射多个波长的激光，从而有效地简化将多个单一波长光源整合在一起的复杂结构。多波长光纤激光器在密集波分复用(DWDM)技术中具有重要的应用前景，为未来5G通信技术的发展提供有效支撑。
[0003]当前，多波长脉冲光纤激光器的结构设计有多种方式，比如：可以采用并联多个不同的光纤布拉格光栅来选择出不同波长的激光；也可以利用非线性偏振旋转锁模技术实现多个波长脉冲激光的同时输出；还可以利用光纤中的马赫
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曾德效应获取多波长激光输出；等等。
[0004]然而，目前实现多波长脉冲光纤激光输出的方式大都是在标量近似下研究激光脉冲的多波长性质，而对于矢量脉冲光纤激光器的报道主要集中在单一波段，少有关于多波长矢量脉冲光纤激光器的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以实现特定波段的多波长矢量脉冲激光的双向输出，克服当前研究单一偏振方向激光脉冲以及单一波长矢量激光脉冲局限性的多波长矢量脉冲光纤激光器。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术主要针对多波长脉冲光纤激光器的矢量特性进行结构设计，通过利用偏振不敏感纳米材料饱和吸收体的饱和吸收特性，设计一种全光纤被动调Q/锁模脉冲光纤激光器，具体方案如下：
[0008]一种多波长矢量脉冲光纤激光器，该光纤激光器包括一全光纤环形谐振腔，以及环形谐振腔上依次设有的由单模光纤或保偏光纤循环连接的：
[0009]第一波分复用器(WDM)、稀土离子掺杂的增益光纤、第二波分复用器(WDM)、双向分束器(OC)、偏振控制器(PC)、第一偏振分束器(PBS)、第二偏振分束器(PBS)、饱和吸收体(SA)、四端口环形器和第一波分复用器(WDM)；
[0010]所述的第一波分复用器(WDM)和第二波分复用器(WDM)分别与激光二极管(LD)相连；所述的第一偏振分束器(PBS)和第二偏振分束器(PBS)之间还设有光纤时延线(DL)；所述的四端口环形器两端还分别设有啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)。
[0011]激光二极管(LD)发射出的泵浦光通过第一波分复用器(WDM)和第二波分复用器(WDM)耦合进环形谐振腔内，并被稀土离子掺杂的增益光纤所吸收；四端口环形器和双向分束器(OC)分别对环形谐振腔内双向传输的脉冲激光进行维持和输出；啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)用来补偿谐振腔内的正常或反常色散，可以改变环形谐振腔双向传输脉冲所经历的
群速度色散，从而在不同腔内净色散条件下获取不同波形的激光脉冲；饱和吸收体(SA)用以调制特定波段的激光脉冲；第一偏振分束器(PBS)和第二偏振分束器(PBS)可以将激光分解到两个正交偏振方向，或者将正交偏振方向的激光合成在一起共同传输；光纤时延线(DL)可以调节正交偏振方向脉冲之间的时间延迟；偏振控制器(PC)用来有效控制谐振腔内的双折射，从而获取不同种类的矢量脉冲。
[0012]进一步地，所述的稀土离子掺杂的增益光纤包括掺Yb光纤、掺Er光纤或掺Tm光纤。
[0013]如果要获取1064nm波段激光，则选用掺Yb光纤；如果要获取1550nm波段激光，则选用掺Er光纤；如果要获取2000nm波段激光，则选用掺Tm光纤。
[0014]进一步地，所述激光二极管(LD)的输出光波长为793
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976nm，并且是单模尾纤输出。
[0015]如果稀土离子掺杂的增益光纤为掺Yb光纤或掺Er光纤，则激光二极管(LD)选用976nm波长；如果稀土离子掺杂的增益光纤为掺Tm光纤，则激光二极管(LD)选用793nm波长。
[0016]进一步地，所述第一波分复用器(WDM)和第二波分复用器(WDM)的工作波长为976/1060nm、976/1550nm或793/2000nm。
[0017]如果稀土离子掺杂的增益光纤为掺Yb光纤，则波分复用器(WDM)选用976/1060nm；如果稀土离子掺杂的增益光纤为掺Er光纤，则波分复用器(WDM)选用976/1550nm；如果稀土离子掺杂的增益光纤为掺Tm光纤，则波分复用器(WDM)选用793/2000nm。
[0018]进一步地，所述四端口环行器的规格包括1064nm、1550nm或2000nm。
[0019]四端口环行器可以支持环形谐振腔内顺时针(CW)和逆时针(CCW)两个方向脉冲激光的同时传输。四端口环行器的两个端口各接入了一个啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)。两个啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的主要作用是补偿全光纤环形腔内的正常/反常色散。这两个啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的群速度色散可以相同也可不同。所以通过改变这两个啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的群速度色散，在输出端的顺时针(CW)和逆时针(CCW)两个方向可以同时输出具有不同波形的矢量脉冲。输出端的分束器后端可以继续熔接偏振分束器(PBS)对两个方向输出的矢量脉冲进行分离，进一步研究矢量脉冲的动力学特性。
[0020]进一步地，所述的饱和吸收体(SA)由两种不同的偏振不敏感纳米材料A和B交错堆叠而成；
[0021]最终形成ABABAB
……
的周期性结构；A和B的选择范围包括：石墨烯、氧化石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫族化物、黑磷、钙钛矿纳米晶体、金属纳米颗粒、MXene或铋烯。通过改变饱和吸收体的种类、厚度及交叠层数，可以应用于特定波段的调Q/锁模激光脉冲输出。材料的厚度以及交错堆叠的次数依据激光的波段和材料的非线性响应特性，即调制深度、饱和强度、非饱和损耗、弛豫时间、线性吸收率等所定。
[0022]为了制备此复合结构饱和吸收体，可以采用光吸附的方式，即对光纤跳线接通976nm或者793nm的激光二极管(LD)，然后将光纤跳线头浸没在A溶液中，将A吸附在光纤跳线端面上，然后进行烘干处理。通过控制光功率、吸附时间以及溶液浓度，可以改变A的厚度。随后，再将光纤跳线头浸没在B溶液中，将B吸附在光纤跳线端面上，然后进行烘干处理。依次类推，可以进行多次交错吸附，最终获得ABABAB
……
的结构的饱和吸收体。
[0023]另外，也可以采用化学气相沉积(CVD)的方法将A和B这两种纳米材料沉积在光纤跳线端面上。在饱和吸收体制备完成之后，采用平衡双探头法测量饱和吸收体在特定激光
波段的非线性响应特性，并依据测量结果进一步优化饱和吸收体的制备方式，使其在特定波段具有优良的光调制特性。
[0024]进一步地，所述的第一偏振分束器(PBS)和第二偏振分束器(PBS)的规格包括1064nm、1550nm或2000nm。偏振分束器可以将矢量脉冲进行分解或合成。
[0025]进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波长矢量脉冲光纤激光器，其特征在于，该光纤激光器包括一全光纤环形谐振腔，以及环形谐振腔上依次设有的由单模光纤(11)或保偏光纤(12)循环连接的：第一波分复用器(2
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1)、稀土离子掺杂的增益光纤(3)、第二波分复用器(2
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2)、双向分束器(10)、偏振控制器(9)、第一偏振分束器(7
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1)、第二偏振分束器(7
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2)、饱和吸收体(6)、四端口环形器(4)和第一波分复用器(2
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1)；所述的第一波分复用器(2
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1)和第二波分复用器(2
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2)分别与激光二极管(1)相连；所述的第一偏振分束器(7
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1)和第二偏振分束器(7
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2)之间还设有光纤时延线(8)；所述的四端口环形器(4)两端还分别设有啁啾光纤布拉格光栅(5)。2.根据权利要求1所述的一种多波长矢量脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的稀土离子掺杂的增益光纤(3)包括掺Yb光纤、掺Er光纤或掺Tm光纤。3.根据权利要求1或2所述的一种多波长矢量脉冲光纤激光器，其特征在于，所述激光二极管(1)的输出光波长为793
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976nm。4.根据权利要求1或2所述的一种多波长矢量脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第一波分复用器(2
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【专利技术属性】
技术研发人员：周延，张克赟，李青，李威，张志皓，郏君乐，罗纯，房永征，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：