一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术适用于光纤激光器设计技术领域，提供了一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器，包括泵浦源和单向环形谐振腔，单向环形谐振腔包括置于泵浦源发出的泵浦光传输通路上的波分复用器、作为增益介质的掺铒光子晶体光纤、偏振相关光隔离器、偏振控制器、耦合器，耦合器的第一输出端连接波分复用器；波分复用器、掺铒光子晶体光纤、偏振相关光隔离器、偏振控制器及耦合器沿单向环形谐振腔中激光传输的方向顺次闭环排列。与现有技术相比，该多波长掺铒光子晶体光纤激光器基于非线性偏振旋转原理，在获得稳定可调的多波长输出的同时，具有结构简单、成本低、操作方便等优点，特别适用于气体传感器中以实现对多种气体浓度的同时测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤激光器设计
，尤其涉及一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器。
技术介绍
近些年，在光谱、光通信、光学仪器测试、光纤传感器等
中，多波长激光器得到了广泛的应用。公知地，现有技术提供的多波长激光器具体包括以下几种类型第一种多波长激光器是多波长拉曼光纤激光器。自上世纪90年代开始，拉曼光纤激光器和放大器开始备受关注，成为光纤有源器件的研究热点之一。第二种多波长激光器是多波长半导体光纤激光器。第三种多波长激光器是多波长混合增益光纤激光器。第四种多波长激光器是普通掺铒光纤激光器。现有技术提供的上述多波长光纤激光器均存在结构复杂、成本高、温度稳定性低、且抗辐射能力弱的问题
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器，旨在解决现有技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器结构复杂、成本高、温度稳定性低、且抗福射能力弱的问题。本技术是这样实现的，一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器，包括泵浦源和单向环形谐振腔，所述单向环形谐振腔包括置于所述泵浦源发出的泵浦光传输通路上的波分复用器、作为增益介质的掺铒光子晶体光纤、偏振相关光隔离器、偏振控制器、耦合器，所述耦合器的第一输出端连接所述波分复用器；所述波分复用器、所述掺铒光子晶体光纤、所述偏振相关光隔离器、所述偏振控制器及所述耦合器沿所述单向环形谐振腔中激光传输的方向顺次闭环排列。其中，所述泵浦源是最大输出功率可以为500mW的980nm半导体激光器。其中，所述波分复用器可以是一 980/1550nm波分复用器。其中，所述掺铒光子晶体光纤可以是一长度为9m、纤芯直径为4um，空气孔直径为2um，孔间距为4um，模场直径为4. 34um，铒离子掺杂浓度为IOOOppm的光子晶体光纤。其中，所述耦合器可以是一 10:90的耦合器，所述耦合器的第二输出端同时连接一光谱仪。其中，所述偏振控制器工作于1550nm波段,设置有三个光程差为X/4, A /2,入/4的曲柄。上述的多波长掺铒光子晶体光纤激光器集成于一气体传感器中。本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器基于非线性偏振旋转原理，在环形腔中采用了偏振相关光隔离器与高双折射掺铒光子晶体光纤构成双折射光纤滤波器，非线性偏振旋转效应诱导的非均匀损耗能够减少常温下掺铒光纤的模式竞争，获得稳定可调的多波长输出。另外，由于光子晶体光纤克服了传统光纤中应力和掺杂问题，因此具备很好的温度稳定性，对辐射、磁场和外界应力敏感度低，且设计自由度大，通过灵活设计结构参数可获得独特的光学特性从而具有高的双折射系数，从而具备研制高性能掺铒光纤光源的潜力。综上所述，本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器在获得稳定可调的多波长输出的同时还可以实现波长的切换输出，具有结构简单、成本低、操作方便等优点，并且具备很好的温度稳定性，对辐射、磁场和外界应力敏感度低，设计自由度大。在光纤传感多参数的测量领域中具有潜在的应用，特别适用于气体传感器中以实现对混合气体成分分析以及多种气体浓度的同时测量。附图说明图1是本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器的结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。针对现有技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器结构复杂的问题，本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器基于非线性偏振旋转原理，在环形腔中采用了偏振相关光隔离器与高双折射掺铒光子晶体光纤构成双折射光纤滤波器，非线性偏振旋转效应诱导的非均匀损耗能够减少常温下掺铒光纤的模式竞争，获得稳定可调的多波长输出。图1示出了本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器的结构，为了便于说明，仅示出了与本技术相关的部分。本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器包括泵浦源11，用于输出具有第一波长值的泵浦光；以及置于泵浦光传输通路上的单向环形谐振腔12，用于将泵浦源11输出的泵浦光转换成单波长激光或多波长激光后输出。其中的单向环形谐振腔12具体包括置于泵浦光传输通路上的波分复用器121 ;作为增益介质的掺铒光子晶体光纤122，用于将经波分复用器121输出的具有第一波长值的泵浦光转换成具有第二波长值的信号光；偏振相关光隔离器123,用于将掺铒光子晶体光纤122转换后的具有第二波长值的信号光转换成具有不同波长的线偏振光；偏振控制器124，用于对偏振相关光隔离器123转换后的具有不同波长的线偏振光进行偏振态调节，输出不同偏振态的椭圆偏振光；耦合器125，率禹合器125的第一输出端连接波分复用器121,用于将偏振控制器124输出的每一偏振态的部分椭圆偏振光输出，并将偏振控制器124输出的每一偏振态的另一部分椭圆偏振光率禹合入波分复用器121。本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器是在环形腔中采用了偏振相关光隔离器123与高双折射掺铒光子晶体光纤122构成光纤滤波器。其中的偏振相关光隔离器123相当于偏振片与光隔离器的组合，区别是，将起偏器与隔离器一体化，减少损耗；偏振相关光隔离器123对不同偏振态光的损耗不同，可将光偏振态的差异转换为损耗的差异；经偏振相关光隔离器123输出的不同波长的线偏振光在通过偏振控制器124时会发生不同的相移，由于偏振状态改变的不同从而形成不同偏振态的椭圆偏振光。合成的偏振态随着光的传播而旋转，并且旋转的角度与光强度有关。之后，通过调节偏振控制器124中波片的方位角，即可实现单波长输出或多波长的并列输出、以及改变输出光波的波长和数量。相对于现有技术，本技术提供的多波长掺铒光子晶体光纤激光器在获得稳定可调的多波长输出的同时，结构简单、成本低、操作方便，同时，由于采用了具有高双折射系数的掺铒光子晶体光纤122，使谐振腔中省略了保偏光纤，从而简化了光源结构，同时使得该多波长掺铒光子晶体光纤激光器还具有温度稳定性高，对辐射、磁场和外界应力敏感度低，设计自由度大等优点。在光纤传感多参数的测量领域中具有潜在的应用，特别适用于气体传感器中以实现对多种气体浓度的同时测量。其中，波分复用器121、掺铒光子晶体光纤122、偏振相关光隔离器123、偏振控制器124及耦合器125沿单向环形谐振腔12中激光传输的方向(即图1中虚箭头所示方向)顺次闭环排列。其中，偏振相关光隔离器123的偏振损耗和隔离损耗分别可以为35dB和25dB，其既可以起到起偏器的作用，又可以保证光路单向传输。其中，偏振控制器124上可以设置有三个曲柄，三个曲柄的光程差为入/4，A/2, X/4。其中，所述偏振相关隔离器与高双折射掺铒光子晶体光纤构成双折射光纤滤波器，实现多波长输出。优选地，泵浦源11是一最大输出功率为500mW的980nm半导体激光器；波分复用器121是一 980/1550波分复用器；掺铒光子晶体光纤122是一 9m长的光子晶体光纤,且掺铒光子晶体光纤122的铒离子掺杂浓度为IOOOppm ;偏振相关光隔离器123的插入损耗是0. 5dB、偏振损耗是25dB、隔离度是58dB ;偏振控制器124的工作波长是1550nm ;耦合器125是一 10:90的稱合器；稱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器，包括泵浦源和单向环形谐振腔，其特征在于，所述单向环形谐振腔包括置于所述泵浦源发出的泵浦光传输通路上的波分复用器、作为增益介质的掺铒光子晶体光纤、偏振相关光隔离器、偏振控制器、耦合器，所述耦合器的第一输出端连接所述波分复用器。所述波分复用器、所述掺铒光子晶体光纤、所述偏振相关光隔离器、所述偏振控制器及所述耦合器沿所述单向环形谐振腔中激光传输的方向顺次闭环排列。

【技术特征摘要】
1.一种多波长掺铒光子晶体光纤激光器，包括泵浦源和单向环形谐振腔，其特征在于，所述单向环形谐振腔包括置于所述泵浦源发出的泵浦光传输通路上的波分复用器、作为增益介质的掺铒光子晶体光纤、偏振相关光隔离器、偏振控制器、稱合器，所述稱合器的第一输出端连接所述波分复用器。所述波分复用器、所述掺铒光子晶体光纤、所述偏振相关光隔离器、所述偏振控制器及所述耦合器沿所述单向环形谐振腔中激光传输的方向顺次闭环排列。2.如权利要求1所述的多波长掺铒光子晶体光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源是最大输出功率为500mW的980nm半导体激光器。3.如权利要求1所述的多波长掺铒光子晶体光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器是一 980/1550nm波分复用器。4.如权利要求1所述的多波长掺铒光子晶体光纤激光器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉君，阮双琛，张敏，张莹莹，杨西，刘文礼，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：实用新型
国别省市：