一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器的制作方法

[0001]
本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器。


背景技术：

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矢量孤子是指具有多个孤子分量且各孤子分量耦合在一起以相同的群速度在介质中传播的孤子。单模光纤通常都具有弱的双折射,导致光纤中存在两个正交的偏振方向，使矢量孤子在单模光纤中产生成为可能。根据光纤双折射大小的不同,光纤中能产生各种类型的矢量孤子,例如群速度锁定矢量孤子,偏振锁定矢量孤子和偏振旋转锁定矢量孤子。
[0003]
光纤激光器中矢量孤子的产生不仅取决于群速度色散和非线性克尔效应之间的相互作用,还受到腔的增益与损耗以及腔的边界条件的影响。对于偏振锁定矢量孤子,它们的脉冲时域形状和偏振态在传播过程中保持不变。
[0004]
采用全保偏光纤结构是提升激光器输出稳定性的有效途径。在全保偏光纤激光器中，由于光学组件通常在快轴截止的条件下运行以确保腔体稳定性，因此更可能生成标量孤子。但是，与标准单模光纤一样，保偏光纤同样可以支持两个正交偏振模式，这使矢量孤子在全保偏光纤激光器中的产生成为可能。
[0005]
目前为止，所有关于矢量孤子的研究都集中在基于单模光纤的光纤激光器上，从全保偏光纤激光器中产生矢量孤子还未被报道。


技术实现要素：

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为了解决目前尚未在全保偏光纤激光器中产生矢量孤子的问题，本发明提供了一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器，装置结构简单紧凑、操作方便，首次在全保偏光纤激光器中产生了稳定的偏振锁定矢量孤子。
[0007]
本发明是以如下技术方案实现的：包括泵浦源1、全保偏光纤谐振腔9以及腔外偏振分束器5。
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所述泵浦源1通过普通单模光纤与保偏混合器2的泵浦端口2a相连。
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所述全保偏光纤谐振腔由保偏混合器2、保偏掺铒光纤3和可饱和吸收体4通过保偏单模光纤依次首尾相连而成。其中保偏混合器2中集成了波分复用器6、隔离器7和光纤耦合器8。
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所述腔外偏振分束器5通过保偏单模光纤与保偏混合器2的tap端口2c相连。
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进一步地，所述泵浦源1为半导体激光器，与保偏混合器2的泵浦端口2a相连，其中心波长为976nm，对应于保偏掺铒光纤3的泵浦吸收峰。
[0012]
进一步地，所述全保偏光纤谐振腔9内所有器件偏振不敏感，均可支持产生两个正交的偏振模。
[0013]
进一步地，所述保偏混合器2中集成了波分复用器6、隔离器7和光纤耦合器8，具有泵浦端口2a、输入端口2b、tap端口2c和输出端口2d四个端口，泵浦端口2a的尾纤为普通单模光纤，输入端口2b、tap端口2c和输出端口2d的尾纤为保偏单模光纤。所述波分复用器6的
工作波长是980/1550nm。所述光隔离器7采用中心波长为1550nm的与偏振无关的隔离器。所述光纤耦合器8采用10:90保偏光纤耦合器。
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进一步地，所述保偏掺铒光纤3型号为nufern pm-esf-7/125，长度为1.5m。
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进一步地，所述可饱和吸收体4材料为碳纳米管，通过光驱动端面沉积法制备，具有偏振不敏感特性且损伤阈值高。
[0016]
进一步地，当泵浦功率高于锁模阈值时，激光器实现锁模，产生偏振锁定矢量孤子。
[0017]
进一步地，所述腔外偏振分束器5具有一个输入端口5a和两个输出端口：5b和5c，将从光纤谐振腔9中输出的偏振锁定矢量孤子分离成水平偏振分量和竖直偏振分量。
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本发明提供的技术方案带来的有益效果是：1、本发明装置结构简单紧凑且采用全光纤全保偏结构，光束质量高，稳定性好，便于熔接耦合，维护方便。2.本发明首次在全保偏光纤激光器中产生了偏振锁定矢量孤子，产生的偏振锁定矢量孤子具有良好的长期稳定性。
附图说明
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为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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图1为本发明的一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器的结构示意图；
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图2为实验产生的偏振锁定矢量孤子以及偏振分解后的脉冲序列。
具体实施方式
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为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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本发明的一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器的结构示意图如图1所示，该装置包括泵浦源1、全保偏光纤谐振腔9以及腔外偏振分束器5。
[0024]
所述泵浦源1为半导体激光器，通过普通单模光纤与保偏混合器2的泵浦端口2a相连，其中心波长为976nm，对应于保偏掺铒光纤3的泵浦吸收峰,通过980/1550nm波分复用器6耦合进入保偏光纤谐振腔。
[0025]
所述全保偏光纤谐振腔由保偏混合器2、保偏掺铒光纤3和可饱和吸收体4通过保偏单模光纤依次首尾相连而成。腔内所有器件偏振不敏感，均可支持产生两个正交的偏振模。
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所述保偏混合器2中集成了波分复用器6、隔离器7和光纤耦合器8，具有泵浦端口2a、输入端口2b、tap端口2c和输出端口2d四个端口，泵浦端口2a的尾纤为普通单模光纤，输入端口2b、tap端口2c和输出端口2d的尾纤为保偏单模光纤。所述波分复用器6的工作波长是980/1550nm，用于将泵浦光耦合进入谐振腔内。所述光隔离器7采用中心波长为1550nm的
与偏振无关的隔离器，用于确保激光单向传输，消除有害反射。所述光纤耦合器8采用10:90保偏光纤耦合器，输出端2c作为激光谐振腔输出端口。
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所述保偏掺铒光纤3作为增益光纤为谐振腔提供增益,型号为nufern pm-esf-7/125，长度为1.5m。
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所述可饱和吸收体4是实现锁模的核心器件，材料为碳纳米管，通过光驱动端面沉积法制备，具有偏振不敏感特性且损伤阈值高。
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当泵浦功率为30mw，高于锁模阈值时，激光器实现锁模，产生的偏振锁定矢量孤子，从保偏混合器2的tap端口2c输出。
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所述腔外偏振分束器5通过保偏单模光纤与保偏混合器2的tap端口2c相连，具有一个输入端口5a和两个输出端口：5b和5c，将从光纤谐振腔9中输出的偏振锁定矢量孤子分离成水平偏振分量和竖直偏振分量。
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用示波器(osc,tektronix dpo 4104)分别测量端口2c,5b以及5c的输出，结果如图2所示。得到的矢量孤子的两个正交偏振分量之间的强度差异仅为0.5db，在腔外偏振分数器之前和之后得到的脉冲具有相同的重复频率，脉冲序列都具有相同的峰值强度，没有周期分叉现象。以上迹象表明得到的矢量孤子类型为典型的偏振锁定矢量孤子。
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综上所述，本发明提出的一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器实现了从全保偏光纤谐振腔中产生偏振锁定矢量孤子梳，本发明装置结构简单紧凑、操作方便，产生的偏振锁定矢量孤子梳具有很好长期稳定性，可作为一种良好的超快激光光源用于实际应用。
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上面结合附图对本发明的实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。