锁模光纤激光器的制造方法
【专利摘要】一种锁模光纤激光器，特点在于其构成包括依次熔接的保偏光纤环形镜、保偏有源光纤、泵浦耦合器和可饱和吸收镜，所述的泵浦耦合器的自由端接半导体激光二极管，所述的保偏光纤环形镜的一个自由端作为输出耦合镜。本发明创新性地将保偏光纤环形镜同时作为激光腔输出镜、偏振选择器件以及带通滤波器件，不仅减少了结构复杂性，而且消除了环境温度对光纤激光器锁模稳定性的影响，极大地提高了锁模光纤激光器的输出性能，实现了环境稳定、高偏振度的锁模脉冲输出。本发明具有结构简单紧凑、易于集成、操作过程简洁、受环境变化影响小等特点，因此在科学与工业等领域有广泛而重要的应用。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤激光器，特别是一种基于保偏光纤环形镜以及可饱和吸收镜的锁 模光纤激光器。 锁模光纤激光器
【背景技术】
[0002] 锁模光纤激光器在激光材料处理、光频率梳、光学传感以及超连续谱的产生等方 面有巨大的潜在应用价值。通常获得锁模激光输出的方式有以下几种：
[0003] -、在激光腔中插入由起偏器、四分之一波片和二分之一波片组成的非线性偏振 旋转控制器。其锁模机理为：初始线偏振脉冲经过四分之一波片后，分成强度不同的左旋 和右旋圆偏振光两个正交偏振分量。该两圆偏振分量在光纤中传输时由于受到光纤的非线 性作用会产生偏振态改变。脉冲中心部分与边沿部分发生的偏振态旋转量不同，调节二分 之一波片的取向，可以使脉冲中心部分通过，而边沿部分被阻止，从而形成等效的可饱和吸 收体锁模。然而此种方法的锁模稳定性易受环境温度的影响，而且还需要对偏振控制器进 行调节，影响了其在实际中的应用。{:参见F. 〇 Ilday，J.R.Buckley，H.Lim，FUise，and W. G. Clark,''Generation of5〇-fs, 5-nJ pulses atl. 03 μ m from a wave-breaking-free fiber laser, "Opt. Lett. 28, 1365-1367(2003). };
[0004] 二、在光纤激光器中，将一个线性环和一个非线性环行放大镜通过一个2X2光纤 耦合器连接起来构成八字型锁模腔。其锁模机理为，由线性环中产生的信号光脉冲通过光 纤耦合器分成两束幅值相等、相向传播的光。这两束光在非线性环中传输受到交叉相位调 制和自相位调制效应作用，最后在耦合器耦合干涉时，光脉冲中心部分发生透射，边沿部分 被反射，形成一种类快饱和吸收体锁模机制。但这种方法的缺点是当环境温度改变时，锁模 状态难以维持。{参见L. M. Zhao, A. C. Bartnik, Q. Q. Tai, and F. W. Wise, ''Generation of8nJ pulses from a dissipative-soliton fiber laser with a nonlinear optical loop mirror，"Opt. Lett. 38, 1942-1944 (2013) ·}。
【发明内容】
[0005] 本发明在上述已有的光纤激光器锁模技术的基础上，提出一种基于保偏光纤环形 镜和可饱和吸收镜锁模的线偏振光纤激光器。该激光器将保偏光纤环形镜同时作为激光腔 输出镜、偏振选择器件以及带通滤波器件，不仅减少了插入损耗，提高了稳定性，而且减弱 了环境温度对锁模光纤激光器稳定性的影响，实现了稳定、高偏振度的锁模脉冲输出。该激 光器结构简单紧凑，易于集成，大大扩展了锁模光纤激光器在科学与工业等领域的应用范 围。
[0006] 本发明的技术解决方案如下：
[0007] -种锁模光纤激光器，特点在于其构成包括依次烙接的保偏光纤环形镜、保偏有 源光纤、泵浦耦合器和可饱和吸收镜，所述的泵浦耦合器的自由端接半导体激光二极管，所 述的保偏光纤环形镜的一个自由端作为输出f禹合镜。
[0008] 所述的保偏光纤环形镜是由2X2的保偏光纤耦合器的两个输出端熔接到一起而 构成的，该环形镜对于沿保偏光纤快轴和慢轴传播的光有不同的反射率。
[0009] 所述的可饱和吸收镜是半导体可饱和吸收镜、石墨烯可饱和吸收镜或碳纳米管。
[0010] 本发明利用保偏光纤环形镜作为激光腔的一个偏振选择器件，它对分别沿保偏光 纤快轴和慢轴方向传播的光有不同的反射率，达到偏振选择的作用。
[0011] 本发明利用保偏光纤环形镜作为脉冲整形带通滤波器，它通过对啁啾脉冲的光谱 滤波作用，对脉冲的前后沿进行削波，从而实现稳定脉冲的作用。
[0012] 所述的可饱和吸收镜作为锁模器件，可以是半导体可饱和吸收镜、石墨烯可饱和 吸收镜以及碳纳米管等，它通过对脉冲的非线性吸收作用，从而启动并维持稳定的连续锁 模。
[0013] 所述的泵浦耦合器分为两种：纤芯泵浦时，可采用波分复用器；包层泵浦时，可采 用拉锥合束器，它可以将泵浦光高效的引入激光腔中。
[0014] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0015] 一、本发明通过将保偏光纤环形镜同时作为激光腔输出镜、偏振选择器件以及带 通滤波器件，极大地提高了激光器元器件的利用率，减少了器件的插入损耗，并有效提高了 激光器的输出效率。
[0016] 二、本发明通过将保偏光纤环形镜作为激光腔的一个偏振选择器件，有效提高了 输出锁模脉冲的偏振度。
[0017] 三、本发明通过将保偏光纤环形镜作为激光器的脉冲整形带通滤波器，有效提高 了脉冲的稳定度，并结合可饱和吸收镜锁模技术，消除了传统锁模光纤激光器受环境温度 影响较大的缺点。
[0018] 总之，本发明具有结构紧凑、操作简洁、受环境变化影响小等特点，扩展了其实用 范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明锁模光纤激光器的示意框图。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范 围。
[0021] 先请参阅图1，图1是本发明锁模光纤激光器的示意框图。也是本发明的一个实施 例的结构示意框图。由图可见，本发明锁模光纤激光器由依次熔接光纤环形镜l、30cm保偏 掺镱有源光纤2、保偏泵浦耦合器3、可饱和吸收镜4和半导体泵浦源5构成。泵浦源5发 射的泵浦光通过保偏泵浦耦合器3注入激光腔中，30cm的保偏掺镱有源光纤2充当激光增 益介质。保偏光纤环形镜1对沿保偏光纤快轴传输的光的反射率远大于沿其慢轴传输的光 的反射率，结合可饱和吸收镜构成激光腔，实现偏振选择和锁模的作用。
[0022] 实验表明，本实施例实现了受环境变化影响很小的锁模脉冲的输出。
【权利要求】
1. 一种锁模光纤激光器，特征在于其构成包括依次烙接的保偏光纤环形镜（1)、保偏 有源光纤（2)、泵浦耦合器（3)和可饱和吸收镜（4)，所述的泵浦耦合器（3)的自由端接半 导体激光二极管（5)，所述的保偏光纤环形镜（1)的一个自由端作为输出耦合镜。
2. 根据权利要求1所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述的保偏光纤环形镜（1) 是由2X2的保偏光纤耦合器的两个输出端熔接到一起而构成的，该环形镜对于沿保偏光 纤快轴和慢轴传播的光有不同的反射率。
3. 根据权利1所述的锁模光纤激光器，其特征在于：所述的可饱和吸收镜（4)是半导 体可饱和吸收镜、石墨烯可饱和吸收镜或碳纳米管。
【文档编号】H01S3/08GK104064939SQ201410109975
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】崔淑珍, 张磊, 冯衍 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所