[发明专利]基于非线性环镜的功率稳定型光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，尤其涉及一种基于非线性光纤环镜的功率稳定型光纤激 光器。

背景技术

自1990年以来，光纤激光器如稀土掺杂光纤激光器、光纤非线性效应激光器、单晶光纤 激光器和塑料光纤激光器的研制及开发已经取得了巨大的进步。目前，针对不同的应用场合 设计的光纤激光器，种类繁多、性能各异、质量可靠。其中，尤其以高功率光纤激光器、超 短脉冲光纤激光器和窄线宽光纤激光器的研究最为热点，并已逐步实用化、商业化。除具有 抗电磁干扰能力强、安全、体积小等优点外，光纤激光器还具有转化效率高、光束质量好、 信噪比高、兼容性好和可远程控制等特点，使得它在高速大容量波分复用系统、光相干检测 系统、光纤环形腔陀螺、光谱分析和光纤传感等领域中有很大的应用潜力。

掺铒光纤激光器可提供通信波段的宽带可调谐窄带激光光源，并且具有高温度稳定性、 低抽运阈值、高信噪比、与光纤兼容等优点等，因此已成为高速光通信、光缆电视传输系统 和检测系统的理想光源候选者之一，备受国内外学者和厂商的广泛青睐。然而，在常温下掺 铒光纤是一种均匀展宽介质，存在较强的模式竞争效应，尤其在驻波腔结构中，正反传输的 两束光束将发生干涉造成空间烧孔效应，降低了模式的输出稳定性。另一方面，电源电压的 不稳、驱动模块输出电流的波动和环境因素(压力、温度)对光纤损耗的影响等外在因素也 同样对光纤激光器的输出功率产生消极影响。随着密集波分复用系统的信道数及容量的成倍 增加、检测系统性能要求的提高等，大大地增加了对光源输出精度和稳定性的要求。

目前，实现光纤激光器功率稳定的技术更多的是研究模式稳定的输出特性即消除跳模、 多模现象，或是涉及到多纵模之间的模式协调和能量分配。由于驱动模块、外界环境的不稳 定而引起入纤光功率、光纤损耗的变化，最终导致激光输出光功率的纹波现象这一技术缺陷 并没有得到重视，且国内外相关报道罕见。针对以上情况，本发明提供了一种基于非线性环 镜的功率稳定型光纤激光器，在消除了掺铒光纤激光器空间烧孔效应的基础上实现了功率自 稳定功能，克服了驱动模块或外界环境的不稳定而带来的输出功率变化的缺点，使之更适应 于密集波分复用系统、强度解调型系统等。显然，实现功率稳定型光纤激光器不但具有重要 的理论意义，而且还具有广泛的应用价值及现实意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种利用非线性光纤环镜的透射率随输入光功率及 其偏振态变化来实现功率稳定输出的光纤激光器，该激光器除消除了掺铒光纤中的空间烧孔 效应外，克服了电源电压的不稳、驱动模块输出电流的波动及环境因素(压力、温度)引起 的光纤损耗对光纤激光器的输出功率产生的影响，实现了激光输出功率的稳定。

基于非线性环镜的功率稳定型光纤激光器包括通过光纤依次串联的掺铒光纤放大器、偏 振控制器A、非线性光纤环镜、光纤环形器、光纤光栅和输出耦合器。其中，非线性光纤环 镜与光纤光栅共同应用，由光纤耦合器两同向端口连接偏振控制器B及单模光纤段构成，通 过光纤耦合器的另外两个同向端口接入激光器的环行腔。

本发明的基本工作原理：掺铒光纤放大器的输出光功率经偏振控制器A后以特定的偏振 态进入非线性光纤环镜，由于非线性光纤环镜对输入光功率具有选择透射特性，所以输出光 功率随输入光功率及其偏振态的变化而变化。随后，输出光功率经过光纤环形器和光纤光栅 时被光纤光栅选频，一部分经过输出耦合器的输出端输出，一部分经过输出耦合器的耦合端 进入掺铒光纤放大器，放大后的光功率经过偏振控制器A选择偏振态后继续循环传输，形成 自激振荡。光纤环形器对逆向传输的光损耗大，因此确保了环行腔中光的单向传输，从而抑 制了腔内空间烧孔效应，促进了激光器的模式稳定激射。