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CN115036780A - 一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器 - Google Patents

一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器 Download PDF

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Abstract

一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器，属于光纤通信、光纤器件、仪器仪表领域。包括793纳米包层泵浦、793纳米/2000纳米包层泵浦合束器、稀土金属铥掺杂光纤、光纤环形器、高非线性光纤、光纤起偏器一、保偏光子晶体光纤、50比50光纤耦合器、偏振控制器一、偏振控制器二、光纤起偏器二、偏振控制器三、90比10光纤耦合器,本发明所使用的保偏光子晶体光纤利用其特殊结构造成的超高双折射性能，通过改变光纤激光器腔内激光的偏振态，结合对光纤激光器结构的优化设计和创新，实现输出激光波段的切换。该激光器将在波分复用、光纤激光传感、空间光通信等领域发挥重要的作用。

Description

一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器，属于光纤通信、光纤器件、仪器仪表领域。
背景技术
自1970年光纤面世以来，利用光纤作为传输媒质的光通信技术飞速发展，基于体积小、效率高、光束质量好等优点，光纤激光器在现代光纤通信中具有重要的应用价值。用稀土掺杂光纤作为增益介质是实现光纤激光器激射的重要条件。目前常用的可作为通信光源的光纤激光器为掺铒光纤激光器，输出激光波段为1530nm至1565nm，随着C波段信道的逐渐饱和，自1879年铥和钬元素被发现以来，研制利用掺铥光纤、掺钬光纤实现2000nm激光激射的近红外波段光纤激光器成为未来光通信技术发展的重要方向。
为了提高通信容量，满足日益增长的大容量通信网的要求，波长可切换的光纤激光器可以做到同一激光器可选择性的输出不同波长的单一激光，也可实现不同波长的激光可选择性的同时激射，在密集波分复用领域具有十分重要的应用价值，成为目前研究的热点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是目前许多掺铥光纤激光器不能按工作运行需要选择输出波长，提出了一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器。
一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器，包括793纳米包层泵浦、793纳米/2000纳米包层泵浦合束器、稀土金属铥掺杂光纤、光纤环形器、高非线性光纤、光纤起偏器一、保偏光子晶体光纤、50比50光纤耦合器、偏振控制器一、偏振控制器二、光纤起偏器二、偏振控制器三、90比10光纤耦合器。
793纳米包层泵浦与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器的一端相连，793纳米/2000纳米包层泵浦合束器的另一端与稀土金属铥掺杂光纤的一端相连，稀土金属铥掺杂光纤的另一端与光纤环形器的1端口相连，光纤环形器的2端口与高非线性光纤相连，高非线性光纤的另一端与光纤起偏器一相连，光纤起偏器一的另一端与保偏光子晶体光纤相连，保偏光子晶体光纤的另一端与50比50光纤耦合器相连，50比50光纤耦合器的另一端分别与偏振控制器一的两端相连构成环路，光纤环形器的3端口与偏振控制器二相连，偏振控制器二的另一端与光纤起偏器二相连，光纤起偏器二的另一端与偏振控制器三相连，偏振控制器三的另一端与90比10光纤耦合器相连，90比10光纤耦合器的另一端通过与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器相连构成环路，同时90比10光纤耦合器的端口作为整个激光器的输出端口。
本发明所具有的效果如下：
提出了一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器。该激光器使用光纤起偏器、保偏光子晶体光纤、50比50光纤耦合器、偏振控制器构成可调谐滤波器，并使用非线性偏振旋转结构抑制激光腔内的模式竞争。该激光器的波长间隔是保偏光子晶体光纤的长度和双折射系数决定的，腔内损耗是由高非线性光纤的长度和保偏光子晶体光纤的长度决定的，输出波段的切换是通过调节激光腔内的偏振控制器来实现的。
为了实现波长可切换的激光输出，常用的辅助光学器件有光纤布拉格光栅、保偏光纤萨格纳克干涉仪、迈克耳逊干涉仪等，使激光器腔内特定的波长震荡。本发明所使用的保偏光子晶体光纤利用其特殊结构造成的超高双折射性能，通过改变光纤激光器腔内激光的偏振态，结合对光纤激光器结构的优化设计和创新，实现输出激光波段的切换。该激光器将在波分复用、光纤激光传感、空间光通信等领域发挥重要的作用。
附图说明
图1为一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器。
图2(a)为调节偏振控制器一后，在不同偏振态下滤波器的输出光谱。
图2(b)为调节偏振控制器一后，在不同偏振态下滤波器的输出光谱。
图3为一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器的输出波段切换示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。
实施例1：如图1、图2(a)、图2(b)及图3所示，一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器，包括793纳米包层泵浦01、793纳米/2000纳米包层泵浦合束器02、稀土金属铥掺杂光纤03、光纤环形器04、高非线性光纤05、光纤起偏器一06、保偏光子晶体光纤07、50比50光纤耦合器08、偏振控制器一09、偏振控制器二10、光纤起偏器二11、偏振控制器三12、90比10光纤耦合器13。
793纳米包层泵浦01与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器02的一端相连，793纳米/2000纳米包层泵浦合束器02的另一端021与稀土金属铥掺杂光纤03的一端相连，稀土金属铥掺杂光纤03的另一端031与光纤环形器04的1端口相连，光纤环形器04的2端口041与高非线性光纤05相连，高非线性光纤05的另一端051与光纤起偏器一06相连，光纤起偏器一06的另一端061与保偏光子晶体光纤07相连，保偏光子晶体光纤07的另一端071与50比50光纤耦合器08相连，50比50光纤耦合器08的另一端081和082分别与偏振控制器一09的两端相连构成环路，光纤环形器04的3端口042与偏振控制器二10相连，偏振控制器二10的另一端101与光纤起偏器二11相连，光纤起偏器二11的另一端111与偏振控制器三12相连，偏振控制器三12的另一端121与90比10光纤耦合器13相连，90比10光纤耦合器13的另一端通过022与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器02相连构成环路，同时90比10光纤耦合器13的131端口作为整个激光器的输出端口。
图2(a)为一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器在调节偏振控制器一09后，滤波器的传输谱。滤波器的传输谱是由保偏光子晶体光纤的双折射系数、保偏光子晶体光纤的长度、偏振控制器一共同决定的。当保偏光子晶体光纤的双折射系数和长度为固定值时，通过调节偏振控制器一，可以得到不同偏振态下滤波器的输出光谱。
图2(b)为一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器在调节偏振控制器一09后，滤波器的传输谱。滤波器的传输谱是由保偏光子晶体光纤的双折射系数、保偏光子晶体光纤的长度、偏振控制器一共同决定的。当保偏光子晶体光纤的双折射系数和长度为固定值时，通过调节偏振控制器一，可以得到不同偏振态下滤波器的输出光谱。
图3为一种基于保偏光子晶体光纤的波长可选择的掺铥光纤激光器的输出波段切换示意图。通过调节偏振控制器一、偏振控制器二、偏振控制器三，可以实现可切换波段的单波长输出，可切换的波长间隔有Δλ1、Δλ2、Δλ3三种情况。
50比50光纤耦合器08为1×2耦合器，分光比为50：50。
90比10光纤耦合器13为1×2耦合器，分光比为90：10，使用90比10光纤耦合器13输出功率百分之十的一端作为整个激光器的输出端口。
光纤环形器04的光路传输方向为顺时针方向，光只能从光纤环形器04的1端口传输到2端口，再从2端口传输到3端口，传输方向不可逆。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器，其特征在于，包括793纳米包层泵浦、793纳米/2000纳米包层泵浦合束器、稀土金属铥掺杂光纤、光纤环形器、高非线性光纤、光纤起偏器一、保偏光子晶体光纤、50比50光纤耦合器、偏振控制器一、偏振控制器二、光纤起偏器二、偏振控制器三、90比10光纤耦合器,
793纳米包层泵浦与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器的一端相连，793纳米/2000纳米包层泵浦合束器的另一端与稀土金属铥掺杂光纤的一端相连，稀土金属铥掺杂光纤的另一端与光纤环形器的1端口相连，光纤环形器的2端口与高非线性光纤相连，高非线性光纤的另一端与光纤起偏器一相连，光纤起偏器一的另一端与保偏光子晶体光纤相连，保偏光子晶体光纤的另一端与50比50光纤耦合器相连，50比50光纤耦合器的另一端分别与偏振控制器一的两端相连构成环路，光纤环形器的3端口与偏振控制器二相连，偏振控制器二的另一端与光纤起偏器二相连，光纤起偏器二的另一端与偏振控制器三相连，偏振控制器三的另一端与90比10光纤耦合器相连，90比10光纤耦合器的另一端通过与793纳米/2000纳米包层泵浦合束器相连构成环路，同时90比10光纤耦合器的端口作为整个激光器的输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器，其特征在于，50比50光纤耦合器为1×2耦合器，分光比为50：50。
3.根据权利要求1所述的一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器，其特征在于，90比10光纤耦合器为1×2耦合器，分光比为90：10，使用90比10光纤耦合器输出功率百分之十的一端作为整个激光器的输出端口。
4.根据权利要求1所述的一种近红外波段波长可切换的脉冲光纤激光器，其特征在于，光纤环形器的光路传输方向为顺时针方向，光只能从光纤环形器的1端口传输到2端口，再从2端口传输到3端口，传输方向不可逆。
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