一种方向-偏振复用单腔双光梳激光器制造技术

本发明专利技术涉及双光梳激光器，具体涉及一种方向

【技术实现步骤摘要】
一种方向
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偏振复用单腔双光梳激光器


[0001]本专利技术涉及双光梳激光器，具体涉及一种方向
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偏振复用单腔双光梳激光器。

技术介绍

[0002]光学频率梳(简称光梳)是一种由众多分立且频率间隔严格相等的频率齿组成的宽带光源。因其极高的光学频率测量精度和分辨率，光梳的出现使得高分辨光谱学得到了前所未有的发展，在十几年内便产生了诸多光谱分析的新方法。和其他与光梳相关的精密光谱技术相比，双光梳光谱测量技术因其能够充分利用光梳梳齿结构的高频率分辨率和高精度，且具有强大的性能、简单而易实现的结构，受到了广泛关注。
[0003]双光梳光谱测量技术的核心在于双光梳光源，光源的性能直接决定了其光谱测量的精度、速度、测量范围、信噪比等关键指标。目前产生双光梳光源的方法主要包括：对两台独立的锁模激光器进行相位锁定、对单个连续光光源进行不同频率的电光调制、在微环谐振腔中产生两个克尔光梳等。但，利用两台锁模激光器进行相位锁定的系统较为复杂；利用连续光源进行电光调制的方法产生的光梳梳齿数较少；微环谐振腔的制作工艺复杂，且产生的光梳互相干性较低、稳定性不足。
[0004]除上述三种方案外，利用在同一台锁模激光器中产生两组重复频率不同的脉冲序列的方法也能构建双光梳系统，这种系统被称为单腔双光梳。单腔双光梳继承了锁模激光器光梳输出质量好、稳定性高的优点，能够有效避免电光调制光梳的频谱可操作范围较小、克尔光梳的稳定性较差等缺陷。同时由于两个光梳来自于同一激光器，因此共模噪声得以抑制；并且产生的双光梳之间具有天然内禀互相干性，因而不需要复杂的相位锁定系统。
[0005]不在腔内加入隔离器以使锁模激光器双向运转，或者向腔内引入强双折射效应来引发脉冲两正交偏振分量的群速度失配等，都可以产生两组重复频率略有差别的脉冲序列，利用这些原理可以构建单腔双光梳光源。
[0006]Kieu K,Mansuripur M.All
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fiber bidirectional passively mode
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locked ring laser[J].Optics letters,2008,33(1):64
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66中公开了一种全光纤环形腔被动锁模激光器，由于没有在激光器中加入光纤隔离器，激光在顺时针和逆时针两个方向上同时运转，因为途径光纤和光纤器件的顺序不同，激光在两个方向上受到的调制作用有微小差别，从而会产生重复频率不同的两组脉冲序列。但该方法获得的双向锁模脉冲重复频率差依赖器件的固有性质，因此重复频率差难以进行调控，且其数值较小。
[0007]Saito S,Yamanaka M,Sakakibara Y,et al.All
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polarization
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maintaining Er
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doped dual comb fiber laser using single
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wall carbon nanotubes[J].Optics express,2019,27(13):17868
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17875公开了在腔内的非公共路径两臂分别设置碳纳米管可饱和吸收体以实现双向脉冲锁模。公开号为CN 111812909A的中国专利中公开了利用偏振分束器将不同偏振方向的两组脉冲序列分离，之后通过调节其中一组的非公共路径上延时光纤的长度，以实现对该路径脉冲重复频率的调控，从而获得脉冲序列的重复频率差。由于这两种方法中都有非公共路径的存在，因此带来了共模噪声，从而降低了双向输出脉冲的
互相干性。
[0008]Zhao X,Li T,Liu Y,et al.Polarization
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multiplexed,dual
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comb all
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fiber mode
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locked laser[J].Photonics Research,2018,6(9):853
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857中公开了在掺铒锁模激光器腔内插入一段保偏光纤来引入强双折射效应迫使脉冲分离。Uyama K,Shirahata T,Jin L,et al.All
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PM dual
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comb fiber ring laser using CNT
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SA[C]//2020Conference on Lasers and Electro
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Optics(CLEO).IEEE,2020:1
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2中公开了通过将长度不同的两段保偏光纤进行90
°
熔接来减少两个正交偏振模式间的偏振相关损耗，并通过适当弯曲一段保偏光纤来补偿残留的偏振相关损耗。但这两种方法都会使两个正交偏振方向上的脉冲难以分离，导致双偏振锁模难度高、实现的条件苛刻。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是解决现有双光梳激光器存在不同偏振方向上脉冲分量难以分离，导致双偏振锁模难度高、实现条件苛刻，或者是脉冲重复频率差难以调节，且其数值较小，或者是输出脉冲序列的互相干性低，且信噪比低的技术问题，而提供一种方向
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偏振复用单腔双光梳激光器。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种方向
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偏振复用单腔双光梳激光器，包括全保偏光纤谐振腔11，为全保偏光纤谐振腔11提供光源的泵浦源1，以及与全保偏光纤谐振腔11的输出端口相连的第一输出端头9和第二输出端头10，其特殊之处在于：
[0012]所述全保偏光纤谐振腔11包括通过保偏光纤连接的波分复用器2、保偏掺杂光纤3、偏振分束器4、光耦合器5、延时光纤6、偏振无关光隔离器7、透射式可饱和吸收体8，形成以偏振分束器4为中心节点、由环形结构A和环形结构B组成的双连环腔结构；
[0013]所述偏振分束器4包括偏振分束器第一端口41、偏振分束器第二端口42、偏振分束器第三端口43和偏振分束器第四端口44；
[0014]所述光耦合器5包括光耦合器第一端口51、光耦合器第二端口52、光耦合器第三端口53和光耦合器第四端口54；
[0015]所述泵浦源1的输出端与波分复用器2的泵浦端21相连，所述光耦合器第三端口53和光耦合器第四端口54分别通过保偏光纤与第一输出端头9、第二输出端头10连接；
[0016]所述波分复用器输出端23、保偏掺杂光纤3与所述偏振分束器第一端口41之间依次通过保偏光纤连接，所述偏振分束器第二端口42、偏振无关光隔离器7、透射式可饱和吸收体8与波分复用器2的输入端22之间依次通过保偏光纤连接，形成环形结构A；在环形结构A内沿逆时针方向传输的激光被偏振无关光隔离器7截止，沿顺时针方向传输的激光到达偏振分束器4后根据偏振方向的不同被其分离；
[0017]所述偏振分束器第三端口43与光耦合器第一端口51之间、光耦合器第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方向
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偏振复用单腔双光梳激光器，包括全保偏光纤谐振腔(11)，为全保偏光纤谐振腔(11)提供入射激光的泵浦源(1)，以及与全保偏光纤谐振腔(11)的输出端口相连的第一输出端头(9)和第二输出端头(10)，其特征在于：所述全保偏光纤谐振腔(11)包括通过保偏光纤连接的波分复用器(2)、保偏掺杂光纤(3)、偏振分束器(4)、光耦合器(5)、延时光纤(6)、偏振无关光隔离器(7)以及透射式可饱和吸收体(8)，形成以偏振分束器(4)为中心节点、由环形结构A和环形结构B组成的双连环腔结构；所述偏振分束器(4)包括偏振分束器第一端口(41)、偏振分束器第二端口(42)、偏振分束器第三端口(43)和偏振分束器第四端口(44)；所述光耦合器(5)包括光耦合器第一端口(51)、光耦合器第二端口(52)、光耦合器第三端口(53)和光耦合器第四端口(54)；所述泵浦源(1)的输出端与波分复用器(2)的泵浦端(21)相连，所述光耦合器第三端口(53)和光耦合器第四端口(54)分别通过保偏光纤与第一输出端头(9)、第二输出端头(10)连接；所述波分复用器(2)的输出端(23)、保偏掺杂光纤(3)与所述偏振分束器第一端口(41)之间依次通过保偏光纤连接，所述偏振分束器第二端口(42)、偏振无关光隔离器(7)、透射式可饱和吸收体(8)与波分复用器(2)的输入端(22)之间依次通过保偏光纤连接，形成环形结构A；在环形结构A内沿逆时针方向传输的激光被偏振无关光隔离器(7)截止，沿顺时针方向传输的激光到达偏振分束器(4)后根据偏振方向的不同被其分离；所述偏振分束器第三端口(43)与光耦合器第一端口(51)之间、光耦合器第二端口(52)与延时光纤(6)之间，以及延时光纤(6)与偏振分束器第四端口(44)之间均通过保偏光纤连接，形成环形结构B；被偏振分...

【专利技术属性】
技术研发人员：高存孝，胡煜，王屹山，孙传东，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：