【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤及激光，尤其涉及一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器。
技术介绍
1、可调谐单频光纤激光器具有良好的信噪比以及输出波长可调等优良特性，在生物医学领域中能够满足多样化的研究和临床需求。生物体中不同的组织结构、病理变化和代谢反应表现出的光学特性不同。通过调谐激光器的波长，可以匹配样品的吸收峰值，从而进行成像、检测和分析。但部分样品吸收峰值对应的波长跨度较大，现阶段单频光纤激光器无法满足调谐范围需求。同时，为实现深层组织的探测以及提高检测精确度还对光源提出了窄线宽、噪声低的要求。
2、目前，线形腔和环形腔均可实现波长可调的单频激光输出。线形腔受限于腔长，能采取的调谐手段有限，难以实现宽调谐范围的激光输出。相比于线形腔，环形腔在结构设计上更具灵活性，可通过插入适当的选模元件和波长调谐器件，实现宽调谐单频光纤激光的输出。
3、针对环形腔的宽调谐单频光纤激光输出，许多报道均基于纯光纤放大器或纯半导体光放大器作为增益介质进行研究。单独稀土掺杂光纤作为增益介质，更有利于获得低噪声与窄线宽。但由于其均匀加宽的特性，不同波长间增益竞争激烈，难以实现长期稳定的单频输出。而半导体光放大器相较于掺杂光纤具有更宽的增益带宽，更容易实现宽范围波长调谐，且由于其非均匀加宽特性更容易产生稳定的单频激光。但在高增益状态下的半导体光放大器具有高噪声系数、低饱和功率和非线性效应等缺点，劣化了激光器的性能。
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，包括如下部件：激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器；
4、各个部件之间连接关系为：
5、激光二极管泵浦源的输出端、波分复用器的a端、波分复用器的c端、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器的d端、第一光耦合器的e端和光环形器的g端顺次连接；
6、光环形器的h端、第二掺杂光纤和法拉第反射镜顺次连接；
7、光环形器的i端和第二光耦合器的j端相连；
8、第二光耦合器的k端和第三光耦合器的m端连接；
9、第二光耦合器的l端、半导体光放大器、第二光隔离器和第三光耦合器的n端顺次连接；
10、第三光耦合器的o端与波分复用器的b端连接；
11、其中，第一光耦合器的f端作为单频光纤激光器的输出端口。
12、进一步地，所述波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器组成可调谐光纤激光器的环形腔。
13、进一步地，所述激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤组合构成光纤放大器。
14、进一步地，所述光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜组合形成动态光栅，作为超窄滤波器，用于实现单频激光输出。
15、进一步地，所述第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器以及第三光耦合器共同形成了马赫-曾德尔干涉仪，进一步滤波，以稳定波长。
16、进一步地，掺杂光纤为稀土掺杂单模或者双包层玻璃光纤，掺杂光纤的纤芯和包层的基质材料均为磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃中的一种或者两种组合，掺杂光纤的纤芯稀土掺杂离子为镧系离子、过渡金属离子中的一种或多种组合。
17、进一步地，所述半导体光放大器的有源层的材料为磷化铟、砷化镓、铝镓铟砷、铟镓砷、铟镓氮砷等半导体材料中的一种或多种组合。
18、进一步地，所述可调滤波器通过机械或温度的方式选择一个目标波长输出，并抑制其余波段的光谱，从而实现激光器的波长调谐。
19、进一步地，所述第一光耦合器的e端和f端、第二光耦合器的k端和l端、第三光耦合器的m端和n端的分光比为1/99～50/50。
20、本专利技术的有益效果是：本专利技术采用光纤放大器和半导体放大器光混合增益拓宽光纤增益带宽，补偿调谐边缘增益的不足，并压窄由半导体光放大器造成的宽线宽。而且基于环形腔的光纤激光器能获得较窄的线宽。由于半导体光放大器非均匀展宽特性与自饱和效应，能有效抑制均匀加宽及模式竞争，得到更稳定的单频激光。而且在饱和状态下，半导体光放大器的增益会随着输入光功率的增大而减少，当有功率扰动附加在输入的光功率上时，相对较高的光功率所获得的增益较小，而较低的光功率获得的增益反而较大，从而导致输出光扰动幅度的降低，由此产生噪声抑制效果，实现低噪声的激光输出。最终实现具有调谐范围宽、调谐平坦度优异、线宽窄、噪声低的稳定单频可调谐光纤激光器。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，包括如下部件：激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器；
2.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器组成可调谐光纤激光器的环形腔。
3.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤组合构成光纤放大器。
4.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜组合形成动态光栅，作为超窄滤波器，用于实现单频激光输出。
5.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器以及第三光耦合器共同
6.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，掺杂光纤为稀土掺杂单模或者双包层玻璃光纤，掺杂光纤的纤芯和包层的基质材料均为磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硅酸盐玻璃中的一种或者两种组合，掺杂光纤的纤芯稀土掺杂离子为镧系离子、过渡金属离子中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述半导体光放大器的有源层的材料为磷化铟、砷化镓、铝镓铟砷、铟镓砷或者铟镓氮砷中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述可调滤波器通过机械或温度的方式选择一个目标波长输出，并抑制其余波段的光谱，从而实现激光器的波长调谐。
9.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述第一光耦合器的e端和f端、第二光耦合器的k端和l端、第三光耦合器的m端和n端的分光比为1/99～50/50。
...【技术特征摘要】
1.一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，包括如下部件：激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器；
2.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器、第一掺杂光纤、可调滤波器、第一光隔离器、第一光耦合器、光环形器、第二光耦合器、半导体光放大器、第二光隔离器、第三光耦合器组成可调谐光纤激光器的环形腔。
3.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述激光二极管泵浦源、波分复用器、第一掺杂光纤组合构成光纤放大器。
4.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述光环形器、第二掺杂光纤、法拉第反射镜组合形成动态光栅，作为超窄滤波器，用于实现单频激光输出。
5.根据权利要求1所述的一种宽调谐低噪声窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，所述第二光耦合器、半导体光放大器、...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵齐来，徐善辉，莫诗曼，杨昌盛，冯洲明，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。