[发明专利]非线性偏振旋转锁模波长可调L波段飞秒掺铒光纤激光器

说明书

技术领域

    本发明涉及一种波长可调谐的飞秒脉冲激光器，具体是一种非线性偏振旋转锁模波长可调L波段飞秒掺铒光纤激光器。

背景技术

L波段是指波长从1565 nm到1625 nm的激光波段，因为玻璃光纤在这个波段范围内损耗很低，因此被广泛的应用于光纤通信系统。尤其是超快飞秒激光器，由于其极高的时间分辨率，在大容量高速光信息传输、生物医学检测、科研应用方面有着广泛的应用需求。

在不同的应用背景下对超快激光的波长位置有着不同的要求，因此，实现激光光源在宽范围内的波长可调谐，不仅能扩展其应用领域及方向，同时，可以大大降低其成本要求，无论从应用方面还是产业方面来考虑都有着重要的意义。

目前为止，主要有以下三种技术途径实现锁模光纤激光器的波长可调谐运转：1、锁模器件+偏振控制器的技术方案，被动饱和吸收体（半导体饱和吸收体、碳纳米管、石墨烯）或者主动锁模器（电光、声光器）的作用是形成锁模脉冲，通过调节偏振控制器来改变光纤谐振腔的双折射进而形成可调的滤波器效应对振荡波长进行调谐输出[Laser Phys. Lett. 7, No. 8, 591–596 (2010)]。2、通过输出耦合率可调谐的耦合器件以改变腔内不同波长的光学损耗，在腔内插入主动或者被锁模器件可实现超短脉冲光纤激光器的波长可调谐运转[Opt. Express 1, 97-103 (2007)]。3、人为在腔内置入中心波长可调的光学滤波器来强制限定运转激光波长，并采用主动或者被动锁模技术实现不同波长的锁模脉冲输出。

然而以上技术方式存在着整体结构复杂，技术实施不易，且后期维护不便等缺点，使其进一步的发展和应用受到了一定的限制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种非线性偏振旋转锁模波长可调L波段飞秒掺铒光纤激光器，结构简单，性能可靠，成本低廉。

本发明是以如下技术方案实现的：一种非线性偏振旋转锁模波长可调L波段飞秒掺铒光纤激光器，包括泵浦源以及由波分复用器、掺铒光纤、光纤隔离器、光纤起偏器、光纤耦合器和偏振控制器用光纤连接成光纤环形腔；所述的泵浦源与波分复用器的泵浦端口连接，波分复用器的公共端口依次经掺铒光纤、光纤隔离器、光纤起偏器连接至光纤耦合器的80%输出端口，光纤耦合器的输出端经偏振控制器连接至波分复用器的信号端口；其稳定的飞秒激光脉冲通过光纤耦合器的20%输出端口输出；所述的掺铒光纤的吸收峰在1530 nm，吸收系数为80 dB/m，数值孔径为0.29，在1550 nm波长的模场直径为4.3 μm，在1550 nm波长的色散系数为 -48 ps/(nm·km)；光纤环形腔的总长是10 m～100 m。

本发明的有益效果是：合理优化增益光纤长度，利用增益光纤的再吸收及增益拉曼效应，实现波长覆盖L波段的飞秒激光输出。

通过偏振控制器能同时实现有效的偏振及波长控制，在实现有效的非线性偏振旋转锁模的同时，利用其滤波效应实现波长可调谐的飞秒脉冲输出，其中心波长从1575.5 nm连续可调至1603.6 nm，可调范围为28.1 nm。

结构简单可靠、维护方便，无须外界信号调制、可实现自启动锁模、输出脉冲较窄、有优越的工作性能、成本低、易于操作，使得非线性偏振旋转锁模技术成为了一种常规的获得超短脉冲的方法，在光通讯、医学检测、光谱分析等方面有着重要的应用。

响应时间为飞秒量级且与波长无关，因此使用非线性偏振旋转锁模技术在不同的波长范围均可适用。

附图说明

图1为本发明的实验装置图；

图2a为中心波长在1575.5 nm处脉冲光谱图，插图为其自相关曲线；

图2b为中心波长在1603.6 nm处脉冲光谱图，插图为其自相关曲线；

图2c为中心波长在1575.5 nm和1603.6 nm处脉冲序列；

图2d为中心波长在1575.5 nm和1603.6 nm处射频谱图。

具体实施方式