【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及sagnac环形镜，窄线宽光纤激光器，特别是一种大范围连续调谐的光纤激光器。
技术介绍
1、近年来，窄线宽可调谐激光器技术发展迅速，线宽、单纵模等重要参数不断得到优化，它在相干激光通信、光纤传感、高精度光谱、合成孔径激光雷达等领域有着重要应用。窄线宽可调谐激光器主要有外腔半导体激光器、光纤激光器两种类型。可调谐光纤激光器具有插入损耗低的优点，但当前可调谐光纤激光器在调谐范围、调谐带宽等方面仍然面临着一系列的瓶颈问题。比如光纤谐振腔的腔长过长会导致自由光谱范围减小，加剧激光器模式的漂移和跳变，这对光纤谐振腔的稳定性提出了更高要求。
2、目前国内外设计的光纤激光器，难点在于在压窄线宽、提高功率的情况下解决跳模问题。短腔结构的激光器线宽窄、单纵模特性好，但受限于腔长，无法实现较大的调谐范围；环形腔激光器腔长较长，线宽窄，能够插入多种光纤器件实现大范围调谐，但缺点是容易出现跳模。另外，实现波长调谐的方法有光纤光栅调谐、fp干涉仪调谐、mzi调谐等，为了实现较好的输出特性，往往加入额外的滤波结构如sagnac环、级联光栅等，结构复杂，且由于环形腔腔长较长，大多数都是准连续调谐，容易出现台阶式的调谐断点。
技术实现思路
1、为了克服传统光纤激光器在调谐使用中的不足，本专利技术提出一种大范围连续调谐的光纤激光器，通过压电陶瓷的快速调制实现光纤干涉结构腔长的快速变化，同时解决连续调谐的断点问题。
2、本专利技术原理如下：
3、光从耦合器的一端进入，
4、
5、光最终从入射端反射回去，光场分布为：
6、
7、从(1)式中可以看出，改变光纤长度和光纤折射率差，就可以改变光在有源纤中的相位差。
8、本专利技术通过改变光纤的长度，来实现改变光的相位差，从而实现对激光的波长调谐。
9、进入铒纤的光场强度分布与波长相关，在中心波长处光强大，其余波长光强较弱，有源纤对不同光强的吸收比例不同，吸收随着光强的增大而减小，利用有源纤的这一饱和吸收效应可以对激光器进行滤波，压窄输出线宽，实现单纵模输出。
10、根据(2)式，得到激光器波长的调谐范围根据拉伸光纤长度产生的δl来实现。
11、
12、通过(3)式可知，如果使用5m有源纤，光纤长度每改变2.84mm即可实现1nm的调谐范围，当光纤长度改变284mm时，会实现100nm的调谐范围。可以看出通过改变光纤长度这种方法可以实现较大的调谐量。
13、本专利技术的技术解决方案如下：
14、一种大范围连续调谐的光纤激光器，其特点在于，包括泵浦激光器、波分复用器、增益光纤、光纤环形器、第一光纤耦合器、可调增益光纤、第二光纤耦合器和隔离器；所述第一光纤耦合器两臂长度相同，所述可调增益光纤对称放置于两臂中间，使所述第一光纤耦合器和可调增益光纤等效于光纤干涉仪；
15、所述泵浦激光器发出的泵浦光通过波分复用器进入增益光纤，产生的激光通过光纤环形器的1端口输入，并从光纤环形器的2端口输出，经所述光纤干涉仪选模，同时通过调制所述可调增益光纤的长度，改变经过可调增益光纤的相位差，使经过干涉仪滤波后的激光反射回光纤环形器的2端口，从光纤环形器的3端口输出，依次经所述第二光纤耦合器和隔离器后，输出可调谐的激光。
16、所述可调增益光纤由一圈圈增益光纤缠绕在具有形变能力的金属上而成，该金属上设有压电陶瓷，该压电陶瓷外接的信号发生器，通过信号发生器改变加在压电陶瓷上的电压，从而控制压电陶瓷的伸长量，实现光纤的长度的调节，达到调谐波长的目的。
17、所述一圈圈增益光纤为稀土掺杂光纤。
18、所述稀土掺杂光纤为掺铒光纤、掺铥光纤、掺镱光纤或共掺光纤。
19、本专利技术的特点和优点是：
20、(1)本专利技术的光纤激光器的滤波结构制作简单，滤波性能好。
21、(2)本专利技术的光纤激光器调谐速度快，调谐范围大。
22、(3)本专利技术可以连续改变光纤的长度，调节光场的相位差，解决跟踪调谐的准连续问题，从而实现激光器波长的连续调谐。
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1.一种大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光器(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、光纤环形器(4)、第一光纤耦合器(5)、可调增益光纤(6)、第二光纤耦合器(7)和隔离器(8)；所述第一光纤耦合器(5)两臂长度相同，所述可调增益光纤(6)对称放置于两臂中间，使所述第一光纤耦合器(5)和可调增益光纤(6)等效于光纤干涉仪；
2.根据权利要求1所述的大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，所述可调增益光纤(6)由一圈圈增益光纤(9)缠绕在具有形变能力的金属上而成，该金属上设有压电陶瓷(10)，该压电陶瓷(10)外接的信号发生器(11)，通过信号发生器(11)改变加在压电陶瓷(10)上的电压，从而控制压电陶瓷(10)的伸长量，实现光纤的长度的调节，达到调谐波长的目的。
3.根据权利要求2所述的大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，所述一圈圈增益光纤(9)为稀土掺杂光纤。
4.根据权利要求3所述的大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，所述稀土掺杂光纤为掺铒光纤、掺铥光纤、掺镱光纤或共掺光纤。
【技术特征摘要】
1.一种大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光器(1)、波分复用器(2)、增益光纤(3)、光纤环形器(4)、第一光纤耦合器(5)、可调增益光纤(6)、第二光纤耦合器(7)和隔离器(8)；所述第一光纤耦合器(5)两臂长度相同，所述可调增益光纤(6)对称放置于两臂中间，使所述第一光纤耦合器(5)和可调增益光纤(6)等效于光纤干涉仪；
2.根据权利要求1所述的大范围连续调谐的光纤激光器，其特征在于，所述可调增益光纤(6)由一圈圈增益光纤(9)缠绕在具有形变...
【专利技术属性】
技术研发人员：张柳欣，应康，李璇，皮浩洋，叶青，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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