基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器制造技术

基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，本发明专利技术为解决现有实现单频光纤激光器的常用方法存在的问题。本发明专利技术包括环形腔单频光纤振荡器和光纤放大器；所述光纤放大器用于放大环形腔单频光纤振荡器输出的线偏振激光；所述的环形腔单频光纤振荡器包括第一铥光纤振荡器、第一波分复用器、第一单模保偏掺钬增益光纤、第一光纤环形器、第二保偏掺钬增益光纤、高反射率光纤布拉格光栅、输出耦合器、第二光纤环形器和光纤隔离器；所述的光纤放大器包括第二铥光纤振荡器、第二波分复用器、第三保偏掺钬增益光纤和带通滤波器；激光器采用全保偏结构，激光器中所有器件均为保偏器件，采取各器件水平对轴熔接。件水平对轴熔接。件水平对轴熔接。

【技术实现步骤摘要】
基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器


[0001]本专利技术涉及2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器在进行单频运转时的稳定性技术，属于光纤激光器


技术介绍

[0002]2μm波段激光位于大气窗口透明区，同时也处于人眼安全波段，比1μm激光对人眼的损伤阈值大4个数量级，因此2μm相干激光非常适合用于空间光通信、激光雷达、激光遥感等领域。目前关于2μm波段的单频光纤激光器的研究主要集中在1900
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2050nm的高增益范围内，且大多以掺铥光纤作为激光器的增益介质，很难实现接近2.1μm，甚至更高波长的单频激光输出。而掺钬光纤的增益带宽可以覆盖从1.9μm到2.1μm以上，通常可以利用输出波长为1940～1950nm的掺铥光纤激光器进行带内泵浦，具有泵浦量子效率高的优点。另外，2090nm正好处于Ho:YAG晶体的强发射峰附近，而且单模全保偏光纤激光器具有光束质量好、性能稳定的特点，因此，稳定可靠的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器可作为窄线宽Ho:YAG放大器的理想种子源。
[0003]此外，实现单频光纤激光器的常用方法包括超短腔法、级联子腔法或者可饱和吸收体法。虽然超短腔法可以实现较为稳定的单频激光输出，但其较短的有源光纤长度限制了激光输出功率的提升。而高精细度子腔或可饱和吸收体方法多用于环形腔结构的光纤振荡器中，并且其较长的腔长可以容纳丰富的波长选择方式。但是在环形腔中多个子腔的设置不仅增加了谐振腔的复杂度，而且也使得激光器在进行单频运转时的稳定性受到了极大挑战。

技术实现思路

[0004]针对现有实现单频光纤激光器的常用方法存在的问题，本专利技术提供一种基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器。
[0005]本专利技术所述基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，包括环形腔单频光纤振荡器和光纤放大器；所述光纤放大器用于放大环形腔单频光纤振荡器输出的线偏振激光；
[0006]所述的环形腔单频光纤振荡器包括第一铥光纤振荡器1
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1、第一波分复用器2
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1、第一单模保偏掺钬增益光纤3
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1、第一光纤环形器4
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1、第二保偏掺钬增益光纤3
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2、高反射率光纤布拉格光栅5、输出耦合器6、第二光纤环形器4
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2和光纤隔离器7；
[0007]所述的光纤放大器包括第二铥光纤振荡器1
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2、第二波分复用器2
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2、第三保偏掺钬增益光纤3
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3和带通滤波器8；
[0008]第一铥光纤振荡器1
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1连接第一波分复用器2
‑
1的泵浦输入端，第一波分复用器2
‑
1的输出端连接第一单模保偏掺钬增益光纤3
‑
1的一端；第一单模保偏掺钬增益光纤3
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1的另一端连接第一光纤环形器4
‑
1的第一端口；第一光纤环形器4
‑
1的第二端口连接第二单模
保偏掺钬增益光纤3
‑
2的一端，未泵浦的第二单模保偏掺钬增益光纤3
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2另一端连接高反射率光纤布拉格光栅5；第一光纤环形器4
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1的第三端口连接输出耦合器6的输入端，输出耦合器6的第一输出端口连接第二光纤环形器4
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2的第一端口，第二光纤环形器4
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2的第二端口连接第一波分复用器2
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1的激光输入端；
[0009]输出耦合器6的第二输出端口连接光纤隔离器7的输入端，光纤隔离器7的输出端连接第二波分复用器2
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2的激光输入端；
[0010]第二铥光纤振荡器1
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2连接第二波分复用器2
‑
2的泵浦输入端，第二波分复用器2
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2的输出端连接第三单模保偏掺钬增益光纤3
‑
3的一端，第三单模保偏掺钬增益光纤3
‑
3的另一端连接带通滤波器8；
[0011]激光器采用全保偏结构，激光器中所有器件均为保偏器件，采取各器件水平对轴熔接。
[0012]优选地，第一光纤环形器4
‑
1、第二光纤环形器4
‑
2、输出耦合器6和光纤隔离器7均采用单轴工作；
[0013]所述的光纤隔离器7的偏振隔离度>25dB，插入损耗小于1.5dB，最高承受平均功率为1W，尾纤类型为PM
‑
GDF
‑
10/130
‑
2000；
[0014]单轴工作的器件与激光器的其它保偏器件共同实现环形腔单频光纤振荡器的线偏振光输出。
[0015]优选地，所述的第二保偏掺钬光纤3
‑
2中形成的动态光栅用于构建超窄带带通滤波器，所述超窄带带通滤波器用于驻波饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波和反射波长自适应，以抑制环形腔单频光纤振荡器跳模和边模的产生，实现单频激光稳定输出。
[0016]优选地，所述的第一铥光纤振荡器1
‑
1和第二铥光纤振荡器1
‑
2的激光波长1940nm
±
1nm，最高输出功率为5W。
[0017]优选地，所述第一波分复用器2
‑
1和第二波分复用器2
‑
2的信号光传输损耗<1.1dB，泵浦传输损耗<2dB,偏振消光比>20dB，所用尾纤类型为PM
‑
GDF
‑
10/130
‑
2000，最高承受泵浦功率为10W、信号光功率为1W；双轴工作。
[0018]优选地，所述的第一单模保偏掺钬增益光纤3
‑
1为保偏掺钬光纤PM
‑
HDF
‑
10/130
‑
15FA，其纤芯/包层的直径为10/130μm，纤芯和包层的数值孔径分别为0.15和0.46，纤芯吸收系数约为58dB/m@1950nm，长度为3m；
[0019]所述的第二单模保偏掺钬增益光纤3
‑
2为保偏掺钬光纤IXF
‑
HDF
‑
PM
‑8‑
125，纤芯/包层的直径为8/125μm，纤芯数值孔径为0.15，纤芯吸收系数约为58dB/m@1950nm，长度分别为0.55m和0.8m；
[0020]所述的第三单模保偏掺钬增益光纤3
‑
3为保偏掺钬光纤PM
‑
HDF
‑
10/130
‑
15FA，其纤芯/包层的直径为10/130μm，纤芯和包层的数值孔径分别为0.15和0.46，纤芯吸收系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，其特征在于，包括环形腔单频光纤振荡器和光纤放大器；所述光纤放大器用于放大环形腔单频光纤振荡器输出的线偏振激光；所述的环形腔单频光纤振荡器包括第一铥光纤振荡器(1
‑
1)、第一波分复用器(2
‑
1)、第一单模保偏掺钬增益光纤(3
‑
1)、第一光纤环形器(4
‑
1)、第二单模保偏掺钬增益光纤(3
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2)、高反射率光纤布拉格光栅(5)、输出耦合器(6)、第二光纤环形器(4
‑
2)和光纤隔离器(7)；所述的光纤放大器包括第二铥光纤振荡器(1
‑
2)、第二波分复用器(2
‑
2)、第三单模保偏掺钬增益光纤(3
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3)和带通滤波器(8)；第一铥光纤振荡器(1
‑
1)连接第一波分复用器(2
‑
1)的泵浦输入端，第一波分复用器(2
‑
1)的输出端连接第一单模保偏掺钬增益光纤(3
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1)的一端；第一单模保偏掺钬增益光纤(3
‑
1)的另一端连接第一光纤环形器(4
‑
1)的第一端口；第一光纤环形器(4
‑
1)的第二端口连接第二单模保偏掺钬增益光纤(3
‑
2)的一端，未泵浦的第二单模保偏掺钬增益光纤(3
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2)另一端连接高反射率光纤布拉格光栅(5)；第一光纤环形器(4
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1)的第三端口连接输出耦合器(6)的输入端，输出耦合器(6)的第一输出端口连接第二光纤环形器(4
‑
2)的第一端口，第二光纤环形器(4
‑
2)的第二端口连接第一波分复用器(2
‑
1)的激光输入端；输出耦合器(6)的第二输出端口连接光纤隔离器(7)的输入端，光纤隔离器(7)的输出端连接第二波分复用器(2
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2)的激光输入端；第二铥光纤振荡器(1
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2)连接第二波分复用器(2
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2)的泵浦输入端，第二波分复用器(2
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2)的输出端连接第三单模保偏掺钬增益光纤(3
‑
3)的一端，第三单模保偏掺钬增益光纤(3
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3)的另一端连接带通滤波器(8)；激光器采用全保偏结构，激光器中所有器件均为保偏器件，采取各器件水平对轴熔接。2.根据权利要求1所述基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，其特征在于，第一光纤环形器(4
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1)、第二光纤环形器(4
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2)、输出耦合器(6)和光纤隔离器(7)均采用单轴工作；所述的光纤隔离器(7)的偏振隔离度>25dB，插入损耗小于1.5dB，最高承受平均功率为1W，尾纤类型为PM
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GDF
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10/130
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2000；单轴工作的器件与激光器的其它保偏器件共同实现环形腔单频光纤振荡器的线偏振光输出。3.根据权利要求1所述基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，其特征在于，所述的第二单模保偏掺钬光纤(3
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2)中形成的动态光栅用于构建超窄带带通滤波器，所述超窄带带通滤波器用于驻波饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波和反射波长自适应，以抑制环形腔单频光纤振荡器跳模和边模的产生，实现单频激光稳定输出。4.根据权利要求1所述基于增益光纤中动态光栅的2090nm线偏振全保偏单频光纤激光器，其特征在于，所述的第一铥光纤振荡器(1
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1)和第二铥光纤振荡器(1
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚宝权，魏迪生，戴通宇，唐锦文，李俊辉，华笑笑，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：