【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤激光的，尤其涉及一种2μm连续可调谐单频光纤激光器。
技术介绍
1、2μm连续可调谐单频光纤激光器具备波长连续可调谐、窄线宽、低噪声、长相干长度等特点，在生物医学、激光雷达、光谱学、引力波探测等领域有着重要的应用。在生物医学应用中，宽范围连续可调谐的单频激光可实现不同生物组织成分的精确定位与分析。尤其在差分吸收雷达应用中，2μm单频激光发射谱与大气痕量气体分子(水蒸气和co2等)的吸收振动具有良好重叠，可实现大气中痕量气体的实时有效探测，对于全球碳收支平衡以及气候预测有着重要意义。而2μm单频激光输出波长的连续可调谐是实现激光发射谱与气体吸收峰匹配的关键所在，目前2μm宽范围连续可调谐单频激光的获取方式主要采用固体激光器，光路不封闭，稳定性及环境适应能力差，相比之下，2μm光纤激光器是实现高稳定度的连续可调谐单频激光的有效方式。
2、在单频光纤激光器中，分布式布拉格反射(dbr)光纤激光器以及分布式反馈(dfb)光纤激光器均采用短腔法实现单频激光输出，此方法由于腔长较短，难以进一步压缩线宽。另外，为实现波长调谐特性，通常采用光栅施加应力、改变温度的方法。然而上述波长调谐方法的调谐范围有限，并且施加应力的方式容易损伤激光器结构。
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种2μm连续可调谐单频光纤激光器，其能够获得稳定的单频激光输出，可以压缩单频激光线宽，实现跨越自由光谱区的宽范围波长调谐，实现输出波长的连续调谐。>
2、本专利技术的技术方案是：这种2μm连续可调谐单频光纤激光器，其包括：内置温度控制器的泵浦源(1)、光纤合束器(2)、激光谐振腔、压电陶瓷(3)、高掺杂增益光纤(4)、控制器(5)、光纤隔离器(6)、可调谐滤波器(7)、光纤环形器(8)、低掺杂增益光纤(9)、第一光纤耦合器(10)、第二光纤耦合器(11)；
3、泵浦源内部的激光二极管置于温度控制器上，通过电脑端精确控温使波长精确锁定在增益介质的最强吸收峰，并维持输出波长的长时间稳定输出；
4、泵浦源(1)通过光纤合束器(2)将泵浦光耦合进所述激光谐振腔中，光纤合束器(2)输出纤熔接高掺杂增益光纤(4)，随后沿激光首尾依次熔接光纤隔离器(6)、可调谐滤波器(7)、光纤环形器(8)、第二光纤耦合器(11)，第二光纤耦合器(11)另一端熔接光纤合束器(2)输入纤而连接形成环形腔的全光纤结构；
5、将高掺杂增益光纤(4)均匀缠绕在压电陶瓷(3)上，通过调节控制器(5)的电压来控制压电陶瓷(3)的收缩与扩张，从而精细调节激光谐振腔的腔长来实现激光输出波长高精度连续可调谐；
6、光纤环形器(8)中间一端依次与低掺杂增益光纤(9)、第一光纤耦合器(10)熔接，采用低掺杂的增益光纤(9)作为可饱和吸收体进行选模来实现单纵模激光输出。
7、本专利技术的有益技术效果如下：
8、1、本专利技术采用腔内可调谐滤波器在2μm单频光纤激光器中实现波长的宽范围调谐，调谐范围达200nm，在此基础上，通过调节电压来控制压电陶瓷收缩与扩张，来精细调节激光腔腔长，进而实现激光输出波长的高精度连续可调谐，调谐精度可达pm量级；
9、2、本专利技术通过控制光纤环形腔的腔长，压缩单频激光线宽，实现更窄线宽的2μm单频激光。相比于短腔法的2μm单频激光器，环形腔法可以实现百赫兹线宽的单频激光输出；
10、3、本专利技术采用全光纤结构，光纤及光纤器件均采用全纤化熔接的方式，避免了空间元件的使用，降低了腔内损耗，提升了激光器效率；结构紧凑、性能稳定；整个激光器系统调谐精度高，稳定性好。
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1.2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：其包括：内置温度控制器的泵浦源(1)、光纤合束器(2)、激光谐振腔、压电陶瓷(3)、高掺杂增益光纤(4)、控制器(5)、光纤隔离器(6)、可调谐滤波器(7)、光纤环形器(8)、低掺杂增益光纤(9)、第一光纤耦合器(10)、第二光纤耦合器(11)；
2.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：所述的激光谐振腔为环形谐振腔或线形谐振腔。
3.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：通过调节压电控制器的电压来调节压电陶瓷的膨胀，调谐精度为2-7pm量级。
4.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：所述输出2μm波段的光纤激光信号通过可调滤波器进行波长宽带宽调谐，最大调谐范围为200nm。
5.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：采用低掺杂增益光纤作为可饱和吸收体进行选模，以便在单向运行的环形行波腔中出现一段相向运行的激光，利用空间烧孔效应进行选模，以便实现单纵模激光输出。
6.根
7.根据权利要求6所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：所述高掺杂增益光纤(4)是高掺杂的铥、钬或铥钬共掺的增益光纤的一种。
8.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：电脑端调节温度的范围为10-35℃。
9.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：在饱和吸收体中，频率相同且相向传播的两束光，由于干涉形成一个驻波场，在驻波的波腹光强最大，吸收系数最小；在波节处，光强最小，吸收系数最大；吸收系数沿光纤轴向形成周期性调制，根据克莱默-克朗尼格关系
10.根据权利要求9所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：谐振腔中谐振腔长度和波长之间的关系满足下式：
...【技术特征摘要】
1.2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：其包括：内置温度控制器的泵浦源(1)、光纤合束器(2)、激光谐振腔、压电陶瓷(3)、高掺杂增益光纤(4)、控制器(5)、光纤隔离器(6)、可调谐滤波器(7)、光纤环形器(8)、低掺杂增益光纤(9)、第一光纤耦合器(10)、第二光纤耦合器(11)；
2.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：所述的激光谐振腔为环形谐振腔或线形谐振腔。
3.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：通过调节压电控制器的电压来调节压电陶瓷的膨胀，调谐精度为2-7pm量级。
4.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：所述输出2μm波段的光纤激光信号通过可调滤波器进行波长宽带宽调谐，最大调谐范围为200nm。
5.根据权利要求1所述的2μm连续可调谐单频光纤激光器，其特征在于：采用低掺杂增益光纤作为可饱和吸收体进行选模，以便在单向运行的环形行波腔中出现一段相向运行...
【专利技术属性】
技术研发人员：李平雪，王云朋，张东明，李阳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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