一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器

本发明属于光纤激光器领域，特别是一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器。

背景技术：

1、基于多模光纤的锁模光纤激光器即时空锁模，其中横模和纵模同时锁定，相比单模光纤激光器具有更大的模场面积和空间自由度，能够产生更高的能量和峰值功率的飞秒脉冲，能够满足光纤通信领域中大数据容量的需求。截止目前为止，大部分的时空锁模均为单向锁模输出。相比之下，无隔离器的双向时空锁模光纤激光器能够提供两个不同方向，不同输出特性的脉冲光谱，这在光纤集成等领域具有重要的应用。

2、对于时空锁模光纤激光器，对其中多模孤子的空间动力学的研究具有非常重要的意义，因为此时的空间维度已经成为一个关键的因素，截止目前为止，已经报道了时空锁模光纤激光器中多模孤子在空间维度上的非常丰富的现象，仅通过调整腔内波片的方向，实现了时空锁模孤子在单模输出的光束自动选择；在多模mamyshev振荡器中,输出光束的模态含量可以通过腔对准从而进行人工控制。因此，研究双向时空锁模光纤激光器中输出的光束轮廓并且对其输出模场实现一定的控制是非常有必要的，对研究多模光纤中的非线性动力学具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题在于提出了一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，该双向时空锁模光纤激光器系统采用一种无隔离器的全光纤环形腔结构。

2、为了实现上述目标，本发明提供了一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其中半导体泵浦源1和半导体泵浦源2，用于往激光腔中注入泵浦光；单模波分复用器1和单模波分复用器2，用于依次形成光回路；增益光纤，用于产生所需的粒子数反转；多模输出耦合器，用于时空锁模光纤激光器的双向输出；偏振控制器，用于调节多模光纤中激光的模场。

3、所述半导体泵浦源1、半导体泵浦源2、单模波分复用器1、单模波分复用器2、增益光纤、多模输出耦合器和偏振控制器均采用光纤熔接机的自动熔接。

4、进一步的所述半导体泵浦源1和半导体泵浦源2的输出波长为976nm。

5、进一步的所述单模波分复用器1和单模波分复用器2反射端口、光耦合器的工作波长在1520nm～1620nm波段。

6、进一步的所述增益光纤为单模掺铒增益光纤，长度范围～2m。

7、进一步的所述多模输出耦合器的直接输出端口与耦合输出端口的分光比为80:20，用于激光的双向输出。

8、进一步的所述偏振控制器中缠绕的是多模光纤，用于调节多模光纤内的模场。

9、进一步的所述多模输出耦合器的信号尾纤采用纤芯直径为62.5μm的渐变折射率多模光纤，其尾纤长度设置为3m～5m。

10、与现有技术相比，本发明提供的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，带来的有益效果是：

11、所述的无隔离器全光纤环形腔结构为双向时空锁模的实现提供了一种新方法。

12、所述的双向时空锁模光纤激光器结构简单紧凑，其中的光学元件均采用光纤熔接机的自动熔接便可完成，易于实际推广使用。

13、所述的双向时空锁模光纤激光器能够对双向输出的模场进行一定的控制，在光纤集成，光纤通信等领域有着非常重要的现实意义。

14、所述双向时空锁模光纤激光器中采用的所有元件或光纤，制作工艺非常成熟，均采用成熟的商用元件或商用光纤，大大降低成本，简化了激光器结构，提高了双向时空锁模光纤激光器的稳定性和可靠性。

技术特征：

1.一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于，包括：半导体泵浦源1(1)、半导体泵浦源2(2)、单模波分复用器1(3)、单模波分复用器2(4)、增益光纤(5)、多模输出耦合器(6)和偏振控制器(7)。

2.所述半导体泵浦源1(1)与单模波分复用器1(3)左端相连，所述半导体泵浦源2(2)与单模波分复用器2(4)右端相连，增益光纤(5)两端分别与单模波分复用器1(3)右端和单模波分复用器2(4)左端相连，所述多模输出耦合器(6)尾纤缠绕于所述偏振控制器(7)后与所述单模波分复用器1(3)左端相连，从而构成环形腔结构的双向时空锁模光纤激光器。

3.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述半导体泵浦源1和半导体泵浦源2的输出波长均为976nm。

4.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述单模波分复用器1和单模波分复用器2反射端口、光耦合器的工作波长均在1520nm～1620nm波段。

5.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述增益光纤为单模掺铒增益光纤，吸收系数为～55db/m@1530nm，长度范围～2m。

6.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述多模输出耦合器的直接输出端与耦合输出端的分光比为80:20,用于激光的双向输出。

7.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述偏振控制器中所缠绕的为多模光纤，用于调节多模光纤内激光的模场。

8.根据权利要求1所述的一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，其特征在于：所述多模输出耦合器的尾纤采用纤芯直径为62.5μm的渐变折射率多模光纤，其尾纤长度设置为3m～5m。

技术总结
本发明公开一种模场可控的双向时空锁模光纤激光器，该光纤激光器系统包括：半导体泵浦源1，半导体泵浦源2，单模波分复用器1，单模波分复用器2，增益光纤，多模输出耦合器和偏振控制器，所述半导体泵浦源1，半导体泵浦源2，单模波分复用器1，单模波分复用器2，增益光纤，多模输出耦合器以及偏振控制器依次首尾相连接构成光纤激光器系统的环形腔结构，所述偏振控制器中缠绕的为多模光纤，用于调节多模光纤中激光的模场。所述双向时空锁模光纤激光器为全光纤化，结构简单，并且可以实现对时空锁模光纤激光器双向输出模场的一定的控制，在光纤集成等领域有着重要的应用。

技术研发人员：黄松,王兆坤
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13