专利名称：一种偏振稳定的光纤激光级联放大器的制作方法
一种偏振稳定的光纤激光级联放大器本发明涉及一种偏振稳定的光纤激光级联放大器。光纤激光器与其它仪器耦合方便，可以方便的获得高功率，获得了学术界和工业界的广泛关注。任意偏振状态的激光光波均可以看成是两个完全正交的偏振模构成的，当它通过理想的轴对称光纤中传输时，偏振态保持不变，但是由于光纤制造工艺以及应力、温度等因素，光纤中存在双折射现象，两个不同方向的正交偏振模式会发生模式耦合，这样引入了输出光偏振状态的不稳定。输出光偏振状态稳定的光纤激光在光纤陀螺、光纤传感、非线性变频、超连续谱展宽、相干光束组合、光学相干层析成像等领域有重要应用。例如，光子晶体光纤在进行超连续谱展宽的时候，对偏振态很敏感，展宽的光谱成分受控于输入光的偏振态。这样严重影响产生的白光光源的质量。普遍采用的解决方法是采用保偏的光子晶体光纤作为放大光纤，来保持放大过程中的偏振状态恒定。但是在这种方法中，光子晶体光纤价格昂贵，切割难度大，断面容易受到灰尘影响、对环境要求较高。保偏光子晶体光纤还需要进行空间耦合，并且耦合效率低。另外一种普遍采用的方法是采用普通非保偏光纤进行放大，并使用起偏器输出线偏振光。但是由于放大光纤的双折射效应，放大过程中会引入激光偏振态 的抖动。根据马吕斯定律，当进入起偏器的激光偏振态发生改变的时候，输出激光的功率就会变化，造成输出激光功率的抖动。这时可以采用反馈控制的方法来稳定光纤，通过检测输出激光的功率反馈控制入射激光的偏振角度，这样来保证输出激光的功率稳定。但是这种方法的缺点是反馈的带宽有限，如果放大过程中偏振扰动较大,那么就很难达到良好的功率稳定效果。因此有必要解决上述问题。本发明克服了上述技术的不足，提供了一种偏振稳定的光纤激光级联放大器，通过在各级放大之间加入偏振分束器以及90度的法拉第旋光反射镜。在光学中，可以以琼斯运算来描述偏振的现象。偏振光的状态以琼斯向量表示，而其他线性的光学元件则以琼斯矩阵表示，当偏振光通过偏振片或是玻片时，把原来偏振状态的琼斯向量乘以光学元件的
琼斯矩阵，即可运算出新的偏振态。例如偏振方向平行于X轴的线偏振光可以表示为g]，
右旋圆偏振光可以表示为'I，偏振方向平行于y轴的线偏振光可以表示为il，穿透
V2 !_-￡」LI」
方向平行于X轴的线偏振片的琼斯矩阵为g °Q]决轴(在晶体的界面上，与光轴平行的方向称为快轴)在I轴的1/4玻片的琼斯矩阵
权利要求
1.一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于:包括有用于防止种子光回光损坏种子源的激光空间隔离器(100)，所述激光空间隔离器(100)输出端与用于分离不同方向激光的第一偏振分束器(201) —透射端连接,所述第一偏振分束器(201)另一透射端与第一光纤准直器(301) —端连接,所述第一光纤准直器(301)另一端与第一合束器(401)的信号输入端连接，所述第一合束器(401)复用端与用于产生粒子数反转的第一增益光纤(601) —端连接,所述第一增益光纤(601)另一端与第二光纤准直器(302) —端连接,所述第二光纤准直器(302)另一端与用于使激光偏振角度旋转45度的法拉第旋光镜(701)—端连接，所述法拉第旋光镜(701)另一端与用于将入射光原路返回的全反镜(801)连接，所述第一合束器(401)泵浦输入端连接有第一泵浦源(501 )，所述第一偏振分束器(201) —反射端作为保偏脉冲输出端。
2.根据权利要求1所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器，其特征在于所述第一偏振分束器(201) —反射端与第二偏振分束器(202 ) —反射端连接,第二偏振分束器(202 )另一反射端与第三光纤准直器(303) —端连接，所述第三光纤准直器(303)另一端与第二分束器(402)信号输 入端连接，所述第二分束器(402)复用端与第二增益光纤(602)—端连接，所述第二增益光纤(602)另一端与第四光纤准直器(304) —端连接，所述第四光纤准直器(304)另一端与第二法拉第旋光镜(702) —端连接,所述第二法拉第旋光镜(702)另一端与全反镜(802)连接，所述第二合束器(402)泵浦输入端连接有第二泵浦源(502)，所述第二偏振分束器(202) —透射端作为保偏脉冲输出端。
3.根据权利要求1所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器，其特征在于所述第一偏振分束器(201) —反射端与第二偏振分束器(202)第一透射端连接,第二偏振分束器(202)第二透射端与第三光纤准直器(303) —端连接，所述第三光纤准直器(303)另一端与第二分束器(402)信号输入端连接，所述第二分束器(402)复用端与第二增益光纤(602) —端连接，所述第二增益光纤(602)另一端与第四光纤准直器(304)—端连接，所述第四光纤准直器(304)另一端与第二法拉第旋光镜(702) —端连接，所述第二法拉第旋光镜(702)另一端与全反镜(802)连接，所述第二合束器(402)泵浦输入端连接有第二泵浦源(502)，所述第二偏振分束器(202) —反射端与第五光纤准直器(305) —端连接,所述第五光纤准直器(305 )另一端与第三合束器(403 )信号输入端连接，所述第三合束器(403 )复用端与第三增益光纤(603) —端连接,所述第三增益光纤(603)另一端与第六光纤准直器(306) —端连接，所述第六光纤准直器(306)另一端与第三法拉第旋光镜(703) —端连接，所述第三法拉第旋光镜(703 )另一端与第三反射镜(803 )连接，所述第三合束器(403 )泵浦输入端连接有第三泵浦源(503)，所述第二偏振分束器(202)第三透射端作为偏振高功率激光输出端。
4.根据权利要求1-3所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于所述的第一合束器(401)、第二合束器(402)和第三合束器(403)为波分复用器、泵浦合束器或高功率泵浦合束器。
5.根据权利要求1-3所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于所述的第一偏振分束器(201)和第二偏振分束器(202)为偏振分束立方或偏振分束平片。
6.根据权利要求1-3所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于所述的第一泵浦源(501)、第二泵浦源(502)和第三泵浦源(503)至少为一个。
7.根据权利要求1-3所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于所述的第一增益光纤(601)、第二增益光纤(602)和第三增益光纤(603)为单模增益光纤、双包层增益光纤、光子晶体光纤，所述的第一增益光纤(601)、第二增益光纤(602)和第三增益光纤(603)掺杂离子为镱、铒、钦、镨或钱。
8.根据权利要求1-3所述的一种偏振稳定的光纤激光级联放大器,其特征在于所述的第一法拉第旋光镜(701 )、第二法拉第旋光镜(702)和第三法拉第旋光镜(703)为光纤结构或空间结构。
全文摘要
本发明公开了一种偏振稳定的光纤激光级联放大器，包括有用于防止种子光回光损坏种子源的激光空间隔离器，激光空间隔离器与用于分离不同方向激光的第一偏振分束器连接，第一偏振分束器与第一光纤准直器连接，第一光纤准直器与第一合束器的连接，第一合束器与用于产生粒子数反转的第一增益光纤连接，第一增益光纤与第二光纤准直器连接，第二光纤准直器与用于使激光偏振角度旋转45度的法拉第旋光镜连接，法拉第旋光镜与用于将入射光原路返回的全反镜连接，第一合束器泵浦输入端连接有第一泵浦源，第一偏振分束器一反射端作为保偏脉冲输出端。本发明具有在放大过程中始终保持放大和输出高功率激光线偏振态稳定等优点。
文档编号G02B6/27GK103236629SQ20131014666
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者曾和平, 茹启田 申请人:广东汉唐量子光电科技有限公司