2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器的制作方法

本发明涉及一种2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器，属于激光器制造技术领域，该激光器可应用于高功率脉冲激光种子源、遥感探测、中红外泵浦等诸多领域。

背景技术：

锁模光纤激光器具有结构简单，输出能量高，散热优良，稳定性好等特点，已大量应用于工程制造之中。而运行在2μm波段波长可调谐锁模光纤激光器，因其在生物医学应用研究，光通信和光谱学等领域中的潜在应用，已渐渐受到人们的关注。

目前，国内外2μm波段可调谐锁模光纤激光器多采用793nm或1550nm半导体激光器泵浦掺铥或掺钬光纤，同时在腔内加入一定的锁模限定条件，如采用主动锁模器件或使用石墨烯、SESAM、碳纳米管、非线性效应等被动锁模技术来得到可调谐的锁模脉冲输出。传统的可调谐锁模方法，使用空间光耦合，而非全光纤结构，易受外界环境干扰，功率稳定性较差，波长调谐范围较窄。

由于2μm波段可调谐光纤激光器研制处于起步阶段，其调谐范围窄，稳定性差，严重限制了其在工程技术中的应用。因此，开发调谐范围宽，功率稳定性良好的2μm波段可调谐光纤激光器势在必行。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中2μm波段可调谐锁模光纤激光器的调谐范围窄，易受外界环境干扰的问题，提出了一种2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器。

本发明采取如下技术方案：

2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器，其特征是，该激光器由激光二极管泵浦源、掺铒光纤放大器、1560/2000nm波分复用器、单包层掺铥光纤、隔离器、宽带耦合器、单模光纤、偏振控制器A、双折射器件、起偏器和偏振控制器B组成；激光二极管泵浦源与掺铒光纤放大器相接，掺铒光纤放大器的输出端与波分复用器的a端相连，波分复用器的c端与掺铥光纤一端相连；掺铥光纤的另一端与隔离器的输出端相连，隔离器的输入端与宽带耦合器的d端相接，宽带耦合器的f端与单模光纤的一端相连，偏振控制器A的一端与单模光纤的另一端相连，双折射器件的i端连接偏振控制器A的另一端，双折射器件的h端与起偏器的输出端相连，起偏器的输入端与偏振控制器B的一端相连，波分复用器的b端与偏振控制器B另一端相连共同更成环形腔结构；宽带耦合器的d端提供光反馈，e端进行2μm可调谐锁模激光输出。

激光二极管泵浦源的工作波长为1565nm。

双折射器件由环行器、一段保偏掺铥光纤、一段保偏光纤和第二环行器构成，环行器的g端口熔接一段保偏掺铥光纤和一段保偏光纤，保偏光纤的另一端接入第二环行器的x端口，第二环行器的y端口和z端口互相连接，用于构成反馈回路；第一环行器的h端口和i端口分别连接起偏器的输出端和偏振控制器A。

所述宽带耦合器的工作波段为2μm波段，分光比为90:10，第一输出端e为10％输出端，第二输出端d为90％输出端。

本发明的有益效果是：输出2μm波段双波长可调谐锁模光纤激光器，其单双脉冲光谱均可达到90nm的调谐范围，其重频3MHz，脉宽75ps，激光输出克服了现有2μm波段调谐锁模光纤激光器易受外界环境干扰、调谐范围窄的特点，同时本发明采用全光纤结构，损耗低、性能稳定、易于与光纤系统集成、成本较低，具有较高的性价比。

附图说明

图1为本发明2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器结构示意图。

图2为本发明所述的双折射器件结构示意图。

图3为本发明所述的单波长可调谐锁模激光输出光谱图。

图4为本发明所述的单脉冲序列图

图5为本发明所述的脉宽图。

图6为本发明所述的双波长可调谐锁模激光输出光谱图。

图7为本发明所述的双脉冲序列图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，2μm波段全光纤双波长宽调谐锁模激光器，其包括波长为1565nm的激光二极管泵浦源1、掺铒光纤放大器2、1560/2000nm波分复用器3(“/”表示“和”)、单包层掺铥光纤4、2μm波段的隔离器5、2μm波段的90:10宽带耦合器6、单模光纤7、偏振控制器A8、双折射器件9、起偏器10和偏振控制器B11。

激光二极管泵浦源1与掺铒光纤放大器2相接，经过放大器2后将泵浦功率最大放大到33dBm。掺铒光纤放大器2的输出端与波分复用器3的a端相连，将泵浦光注入到环形腔中。波分复用器3的c端与掺铥光纤4一端相连，产生2μm增益信号。掺铥光纤4的另一端与隔离器5的输出端相连，隔离器5用来保证激光器的背向运转。隔离器5的输入端与宽带耦合器6的d端相接，宽带耦合器6的f端与单模光纤7的一端相连，单模光纤7使得该激光器有足够的距离产生非线性偏振旋转效应。偏振控制器A8的一端与单模光纤7的另一端相连，双折射器件9的i端连接偏振控制器A8的另一端，双折射器件9有较强的双折射效应，可以有效提高该激光的调谐性能，双折射器件9的h端与起偏器10的输出端相连，起偏器10的输入端与偏振控制器B11的一端相连，波分复用器3的b端与偏振控制器B11另一端相连构成环形腔结构。

通过对偏振控制器A8和偏振控制器B11的调节，可实现单脉冲和双脉冲的调谐。

宽带耦合器6的d端为90％端，提供光反馈，宽带耦合器6的e端为10％端进行2μm可调谐锁模激光输出。

如图2所示，双折射器件9由环行器9-1、一段保偏掺铥光纤9-2、一段保偏光纤9-3和第二环行器9-4构成，第一环行器9-1的g端口熔接一段保偏掺铥光纤9-2和一段保偏光纤9-3，分别作为可饱和吸收体和双折射增强光纤，使激光器的调谐性能增强。保偏掺铥光纤9-2作为饱和吸收体提高激光波长和功率的稳定性。保偏光纤9-3的另一端接入第二环行器9-4的x端口，第二环行器9-4的y端口和z端口互相连接，用于构成反馈回路。第一环行器9-1的h端口和i端口分别连接起偏器10的输出端和偏振控制器A8。

如图3所示，泵浦功率设定在30dBm时，通过对偏振控制器A8和偏振控制器B11的调节，可以实现单脉冲94nm的调节。宽带耦合器6的e端采用2μm波段光纤光谱分析仪观测其谱型。

如图4所示，在单脉冲94nm的调节过程中，通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器，同时使用高速示波器观测其脉冲序列，可得到3MHz的脉冲输出。

如图5所示，在单脉冲94nm的调节过程中，通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器，同时使用高速示波器观测其脉宽，单脉冲脉宽为75ps。

如图6所示，泵浦功率设定在33dBm时，调节偏振控制器A8和偏振控制器B11，在不同偏振态下可得到调谐范围为87nm的双脉冲光谱输出，在宽带耦合器6的e端采用2μm波段光纤光谱分析仪观测其谱型。

如图7所示，在双脉冲的调谐过程中，通过在宽带耦合器6的e端使用2μm波段探测器和高速示波器，也可以得到重复率为3MHz的脉冲序列。