全光纤化两路环形激光器制造技术

一种全光纤化两路环形激光器，包括两个具有相同结构的环形激光器，所述的环形激光器的构成是：一段稀土离子掺杂光纤两端分别与泵浦合束器的输出端和2×2光纤分束器的第二端口相连，所述的2×2光纤分束器的第三端口再通过光纤与所述的泵浦合束器的第二输入端连接，构成一个环形激光器，泵浦源的输出端与所述的泵浦合束器的第一输入端相连，两个环形激光器的2×2光纤分束器的第四端口通过光纤连接，两个2×2光纤分束器的第一端口作为激光输出端。本发明专利技术具有体积小，结构稳定，无需隔离器和光纤光栅，成本低廉，无需主动控制就能实现输出激光模式自稳定以及两路激光器之间相位锁定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤激光器，特别是一种全光纤化两路环形激光器，以实现两路环形激光器输出功率和纵模的自稳定以及互相之间相位锁定。
技术介绍
在光纤激光器的应用中，对输出功率，模式稳定性和相位稳定性的要求都越来越高。普通的环形光纤激光器需要使用隔离器或光纤光栅等器件来实现激光器的振荡和模式的选择，不仅降低了激光器的出光效率，限制了输出功率的提升，也增加了系统的复杂性，且输出的激光不具有确定的相位关系。这些缺点限制了其在干涉测量、通信、传感和材料加工方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有环形激光器的问题，提供一种全光纤化两路环形激光器，该环形激光器排除了光纤光栅和隔离器等现有器件对输出功率的限制，并可实现输出模式自稳定和互相之间相位自锁定。本专利技术技术解决方案如下:一种全光纤化两路环形激光器，其特点在于包括两个具有相同结构的环形激光器，所述的环形激光器的构成是:一段稀土离子掺杂光纤两端分别与泵浦合束器的输出端和2 X 2光纤分束器的第二端口相连，所述的2 X 2光纤分束器的第三端口再通过光纤与所述的泵浦合束器的第二输入端连接，构成一个环形激光器，泵浦源的输出端与所述的泵浦合束器的第一输入端相连，两个环形激光器的2X2光纤分束器的第四端口通过光纤连接，两个2X2光纤分束器的第一端口作为激光输出端。所述的稀土离子掺杂光纤是双包层光纤或单包层光纤，对泵浦光的吸收在3dB到30dB之间。所述的泵浦合束器是熔融拉锥型合束器或波分复用器。所述的2X2光纤分束器的第二端口和第三端口是同一根光纤的两端，第一端口和第四端口是另一根光纤的两端，耦合分光比在50%到99.9%之间。本专利技术技术解决原理:当两个环形激光器的泵浦源同时注入泵浦光时，每个激光器都可以激发沿顺时针方向和逆时针方向传播的激光。为方便表述，将图1中左边激光器中沿顺时针方向传播的激光称为“有效光”，沿逆时针方向传播的激光称为“控制光”;而在右边激光器中则反之，沿顺时针方向播的激光称为“控制光”，沿逆时针方向传播的激光称为“有效光”。每个环形激光器的“控制光”经过2X2光纤分束器以后都会有一部分进入另外一个环形激光器，且传播方向与另一个环形激光器的“有效光”相同。所以在每个环形激光器中，“有效光”在模式竞争中会处于有利位置。在实际情况中，两个激光器会尽量追求对称，但不可能做到完全对称，那么上述的模式竞争就会使得每个环形激光器中“有效光”越来越强，“控制光”越来越弱，直到有一个激光器中的控制光消失为止，此时另外一个激光器中的“控制光”也会十分微弱。这样，几乎所有的泵浦光都会被用于激发“有效光”作为输出光，使得输出功率最大化，且输出的模式稳定。由于每个环形激光器中的“控制光”都会部分耦合到另外一个激光器中加强“有效光”的振荡，且共用同一个谐振腔，所以两个激光器输出光互相之间的相位关系具有确定关系。本专利技术的技术效果:与在先技术相比，本专利技术具有体积小，结构稳定，无需隔离器和光纤光栅，成本低廉。最大的优点是无需主动控制就能实现输出激光模式自稳定以及两路激光器之间相位锁定，可以提高输出功率。附图说明图1为本专利技术全光纤化两路环形激光器的结构示意图。图2为本专利技术中2X2光纤分束器端口示意图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。先请参阅图1，图1为全光纤化两路环形激光器的结构示意图。由图可见，本专利技术全光纤化两路环形激光器包括两个具有相同结构的环形激光器，一段稀土离子掺杂光纤I两端分别与泵浦合束器2的输出端和2 X 2光纤分束器3的第二端口 6相连，所述的2 X 2光纤分束器3的第三端口 7再通过光纤与所述的泵浦合束器2的第二输入端连接，构成一个环形激光器，泵浦源4的输出端与所述的泵浦合束器2的第一输入端相连，两个环形激光器的2 X 2光纤分束器3的第四端口通过光纤连接，两个2 X 2光纤分束器3的第一端口 5作为激光输出端。所述的稀土离子掺杂光纤I是双包层光纤或单包层光纤，对泵浦光的吸收在3dB到30dB之间。所述的泵浦合束器2是熔融拉锥型合束器或波分复用器。泵浦源4输出的泵浦光通过泵浦合束器2注入到环形激光器中。光纤分束器3各个端口的使用可参阅图2。所述的2 X 2光纤分束器3的第二端口(6)和第三端口 7是同一根光纤的两端，第一端口 5和第四端口 8是另一根光纤的两端，耦合分光比在50%到99.9%之间。下面是本专利技术一个实施例的构成和相关的器件参数:每个激光器中的增益光纤采用纤芯直径10微米，内包层直径125微米的掺镱离子双包层光纤，长度为5米，对泵浦光的吸收为20dB。增益光纤一端连接一个耦合分光比90%的2 X 2光纤分束器，另一端连接一个1064/975纳米波分复用器，光纤分束器再和波分复用器连接就构成一个环形腔。一个最大功率为25W，波长为975纳米的半导体泵浦源输出的泵浦光通过波分复用器注入到环形激光器中。两个这样的环形激光器中的光纤分束器互相之间连接起来。光纤分束器剩下的最后一个端口作为输出端。同时开启两个泵浦源，然后缓慢增加泵浦源的输出功率直到最大值，总的输出功率达到30W，两束输出激光的固定相位差为/2。实验表明，本专利技术系统体积小，结构稳定，无需隔离器和光纤光栅，成本低廉，无需主动控制就能实现输出激光模式自稳定以及两路激光器之间相位锁定，实现高功率输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤化两路环形激光器，其特征在于其构成包括两个具有相同结构的环形激光器，一段稀土离子掺杂光纤（1）两端分别与泵浦合束器（2）的输出端和2×2光纤分束器（3）的第二端口（6）相连，所述的2×2光纤分束器（3）的第三端口（7）再通过光纤与所述的泵浦合束器（2）的第二输入端连接，构成一个环形激光器，泵浦源（4）的输出端与所述的泵浦合束器（2）的第一输入端相连，两个环形激光器的2×2光纤分束器（3）的第四端口通过光纤连接，两个2×2光纤分束器（3）的第一端口（5）作为激光输出端。

【技术特征摘要】
1.一种全光纤化两路环形激光器，其特征在于其构成包括两个具有相同结构的环形激光器，一段稀土离子掺杂光纤(I)两端分别与泵浦合束器(2)的输出端和2X2光纤分束器(3)的第二端口(6)相连，所述的2X2光纤分束器(3)的第三端口(7)再通过光纤与所述的泵浦合束器(2)的第二输入端连接，构成一个环形激光器，泵浦源(4)的输出端与所述的泵浦合束器(2)的第一输入端相连，两个环形激光器的2X2光纤分束器(3)的第四端口通过光纤连接，两个2X2光纤分束器(3)的第一端口(5)作为激光输出端。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，刘厚康，何兵，
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：