被动锁模8字形光纤激光器制造技术

一种由全正色散光纤形成的被动锁模8字形激光器，能够消除对于使用反 常色散光纤的需要。选择保偏的光纤，同时，激光器的剩余构件(耦合器、隔 离器、增益光纤)也被形成为保偏元件。在一个实施例中，使用一段Yb掺杂 光纤作为增益元件。优选使用外部调制构件(振幅或相位)来启动被动锁模。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及被动锁模的光纤激光器，更具体地，涉及正常色散的保偏光纤 的8字形锁模光纤激光器。
技术介绍
超短的光脉冲可以被用于包括光信息处理及数据通信、具有高的暂时分辨 率的光探测、激光手术以及材料处理的多种应用中。特别地，具有高达2.5Gbit/s 或更高的光数据通信的近年来的发展要求具有低维修率、高可靠性并且低成本 的紧凑、超快的光源。已经开发了光纤激光器作为新一代的紧凑、便宜并耐用的光源。本质上， 光纤激光器是具有一段作为增益介质的掺杂光纤的光泵浦谐振器。当增益超过 谐振器中总的光损耗时，可以产生激光振荡。可以使用许多不同的掺杂剂来获 得不同波长的激光振荡。可以使用稀土离子中的原子跃迁来产生从可见波长到 远红外波长的激光(例如，0.45pm-3.5^im)。由于在大约1.55)im，通常4吏用的 石英光纤中的光损耗最小，因此，用于产生1.55"m的光脉冲的t^光纤激光 器特别适用于光纤通信。锁模光纤激光器可以使用例如线形、环形及8字形等各种腔配置。例如，见1991年4月16日授予Kafka等人的美国专利5,008,887以及1996年4月 30曰授予Tamura等人的美国专利5,513,194。然而构想将锁模光纤激光器配置 为具有同时振荡的多个纵模。在谐振器中执行锁模机构，从而以任意两个相邻 模式之间的相位差为恒量的方式使不同模式的多个相位同步。这些锁相模式结 构性地互相累加来产生短脉冲。两个通常的锁模方案是"主动，，锁模和"被动"锁模。主动锁模以等于一个或多个模间隔的频率调制腔内光场的振幅或相位。通过使用腔内光电和声光 调节器可以实现主动锁模。可选择地，被动锁模使用谐振器内部的至少 一个非线性光学元件来对光脉 沖产生依赖于强度的响应，从而降低离开非线性元件的光脉冲的脉冲宽度。与 主动锁模相比，可以有效地使用被动锁模来产生超短光源。通常使用的被动锁 模技术包括饱和吸收器、8字形激光器及依赖于强度的非线性偏振旋转。锁模光纤激光器一般需要"正常的，，(即，负的)和"反常的"(即，正的) 色散光纤的平衡以获得超短脉冲。对于例如Yb光纤激光器等的短波长的激光器，该需要造成了问题。短波长的反常色散需要例如带隙(bandgap)光纤或 光子晶体光纤等特定光纤。这些特定光纤都难于制造(问题岀在与传统光纤的 接合上)，并且这些特定光纤在反常色散光纤的任意端上还需要更高阶的模(例 如，LP02 )传播和适当的模变换器。此外，这些源的环境稳定性需要在多数应用中使用保偏光纤。然而，在这 样的激光器腔中启动锁模是困难的。因此，仍然需要在激光ii中启动锁模的能力以及不需要使用反常色散材料 来提供产生锁模输出脉冲所必需的色散管理的锁模8字形光纤激光器。
技术实现思路
本专利技术处理现有技术中的局限性，本专利技术涉及被动锁模光纤激光器，更具 体地，涉及正常色散保偏光纤的8字形锁模光纤激光器。根据本专利技术，本专利技术的8字形锁模光纤教光器包括保偏单模光纤的两个环 路，沿着两个环路中的一个设置一段稀土掺杂保偏光纤来启动放大。在第一和 第二环膝之间设置定向耦合器以控制该两个环路之间的光信号的传播。由于每一个构件都由保偏光纤构成，因此，传播信号的偏振状态将不会漂移，并且锁 模将保持固定。已经发现，当使用保偏光纤时，8字形激光器将不容易"自开启" ("self-starting")。因此，根据本专利技术，调制信号源(调相或调幅)被耦合到 这两个环路中的一个以启动该处理。 一旦受激，此后，光纤激光器将保持"被 动"锁模，并且初始的调制器源可以被断开。包括单偏振、保偏的隔离器 (isolator),该隔离器执行双重任务提供在非放大环路(第一环路)中的单向操作；以及，对腔增加强烈的偏振相关损耗，从而提供单偏振状态的操作。参考附图，在下面描述的过程中，本专利技术的其它及进一步的方面和特点将变得清楚。附图说明现在参考附图，图1示出现有技术的锁模8字形激光器的基本配置；图2说明本专利技术的第一实施例，包括全正色散保偏光纤(all normal dispersion, polarization maintaining fiber),应用该全部正常色散保偏光纤与 一段 保偏Yb掺杂的光纤来形成根据本专利技术形成的被动锁模8字形激光器；图3说明本专利技术的可选实施例，该实施例包括附加的调制元件来对8字形 光纤激光器提供初始微扰信号并开启激光器的被动锁模状态；图4 (a)示出本专利技术的保偏8字形光纤激光器的锁模光谱的曲线图5是图4 (b)中的脉沖的自相关的曲线图6说明将现有技术与本专利技术的配置相比较，锁模光纤激光器的光谱； 图7 (a)示出从根据本专利技术形成的示意性的被动锁模保偏8字形激光器输出的lllfs脉冲的光谱；图7 (b)示出与图7 (a)的曲线图相关联的自相关函数。具体实施例方式在描述本专利技术的锁模8字形光纤激光器的配置和操作之前，将描述基本的 8字形现有技术光纤激光器。参考图1,现有技术8字形光纤激光器1包括第 一光纤环路2，该第一光纤环路2包括一段掺杂光纤3来提供放大。传统形态 的掺杂光纤段3将呈现正常的(负的)色散。通常，基于所希望的激光器的中 心工作波长来选择掺杂光纤段3的长度。铒是该类型光纤激光器的传统的稀土 材料选择之一。通过50:50定向耦合器5将第一环路2耦合到由正的(反常的) 色散光纤构成的第二环路4。由此，环路2和4与耦合器5的组合形成了 "8 字形，，结构。经由耦合器7(在一种情况下，耦合器7可以包括波分复用元件) 将泵浦光源6耦合到第一环路2以提供用于该结构的光输入。此后，在第一环路2的段3内放大的光将继续环绕环路2和4传播，通过每个来回呈现增益的增加。环路4中的隔离器8将防止在第二环路4中建立任 何反向传播的信号。输出定向耦合器9也被包括在第二环路4中并被用于耦合 输出一小部分的锁模激光器输出信号。在多数情况下，该小部分大约为10% 左右，以允许8字形结构保持被动锁模并继续提供输出信号。 一对机械偏振控 制器10和11被分别布置在第一环路2和第二环路4内，机械偏振控制器10 和11用于保持传播信号的一致的偏振状态。如上所述，对短波长的(通常在大概1200nm以下)"正的"色散光纤(如 在现有技术配置的第二环路4中所使用的光纤)的需要仍存在需要具有极大操 作限制的特定设计的光纤的问题。另外，在现有技术类型的锁4莫8字形光纤激 光器内对机械保偏元件的需要导致容易受到环境改变影响的、相对大体积的配 置。图2说明根据本专利技术形成的示意性的被动锁模8字形光纤激光器20。根 据本专利技术，8字形光纤激光器的两个"环路，，都由正常(即，负的)色散光纤 构成，在本专利技术的结构中不需要使用特定光纤来引入正的色散。另外，通过使 用保偏光纤来形成环路消除了对于机械偏振控制器的需要。另外，已经确定， 为使被动锁模光纤适当地工作，该配置需要对调制(振幅或相位)的初始的"提 升"("boost")以进入被动锁模状态。在图2的配置中具体地示出本专利技术的 全部这些方面。参考该附图，被动锁模8字形光纤激光器20包括由保偏单模光纤 (polarization maintaining, single mode fiber, PM-SMF )构成的第一环3各22。才艮 据本专利技术，该光纤呈现单模光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动锁模８字形光纤激光器，包括：　由保偏正常色散单模光纤构成的第一环路，所述第一环路包括一段保偏掺杂光纤，所述一段保偏掺杂光纤响应于输入的光泵浦信号来产生放大形式的所述光泵浦信号，所述第一环路定义为非线性放大环路镜；　由保偏正常色散单模光纤构成的第二环路；及　保偏定向耦合器，所述保偏定向耦合器被设置在由保偏正常色散光纤构成的所述第一环路和第二环路之间，并被耦合到所述第一环路和第二环路上，传播的光信号的保偏状态提供所述传播的光信号的锁模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·W·尼科尔森，
申请(专利权)人：OFS飞泰尔公司，
类型：发明
国别省市：US