[发明专利]一种基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器，属于光纤激光器的技术领域。

背景技术

多波长锁模光纤激光器近年成为了研究热点之一。目前在室温下得到多波长锁模脉冲的方法有：采用马赫-泽德干涉技术的被动锁模大功率光纤激光器，实现了1um波段的四波长锁模脉冲输出；O.Graydon等人利用双芯掺铒光纤制成环形腔激光器，在室温下获得3波长的激光输出，但波长个数和波长间隔等不可方便控制；在1.5um波段，将基于双折射效应的梳状滤波器引入非线性偏振旋转(NPR)、非线性光纤环形镜(NOLM)和非线性放大环形镜(NALM)等锁模技术中，实现了多波长锁模。虽然这些方法都能够得到多波长激光输出，但是存在着成本较高、结构较复杂等诸多弊端。

虽然近年来人们对梳状滤波器和不同锁模技术结合的多波长锁模激光器进行了大量的研究。但是基于微纳光纤的多波长锁模的研究相对较少。微纳光纤有着强倏逝场、小质量等很多新颖的光学传输特性，将其应用于多波长锁模激光器有助于改善激光器结构。2014 年，Zhao 等人采用在微纳光纤表面光学沉积石墨烯的方法，在掺镱光纤环腔中，实现了双波长(1061.8 nm 和1068.8 nm) 的耗散孤子锁模。2016年，Wang等利用锥形光纤,在环形腔中实现了在2um波段的多波长锁模^[8]，但是其输出脉冲序列并不理想。微纳光纤环可以通过倏逝波耦合的方式制成谐振腔，这样能在激光腔内作为梳状滤波器，起到滤波效应，有效地克服掺铒光纤的均匀展宽问题，实现多波长锁模。另外，纳秒方波脉冲激光在光通信、光纤传感、激光加工和焊接等领域有着重要的应用。

目前的多波长锁模激光器，存在在室温情况下抑制掺铒光纤的均匀展宽等问题，无法实现稳定的多波长锁模输出和实现全光纤结构，多波长锁模光纤激光器的成本高，因此存在局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器，解决在室温情况下抑制掺铒光纤的均匀展宽等问题，无法实现稳定的多波长锁模输出和实现全光纤结构的问题。本发明的所有器件均采用全光纤耦合方式，不受外界因素干扰，可连续稳定工作；通过不同波长的光在通过微纳光纤环扭曲区域时会产生相位差，从而导致了多波长锁模现象。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、单模光纤、偏振控制器、50：50的耦合器、隔离器、微纳光纤环和10：90的耦合器；其中，所述泵浦源的输出端与波分复用器的泵浦输入端相连，且波分复用器的输出端与掺铒光纤相连；所述掺铒光纤与单模光纤相连，且单模光纤和波分复用器的输入端分别与50：50的耦合器的两个输入端相连；所述偏振控制器设置于单模光纤和50：50的耦合器的输入端之间；所述50：50的耦合器的两个输出端分别和微纳光纤环、隔离器的输入端相连；所述隔离器的输出端和10：90的耦合器的公共端相连，且微纳光纤环与10：90的耦合器中90%的端口相连，并将10：90的耦合器中10%的端口作为输出端。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述激光器由泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、单模光纤、50：50的耦合器的输入端连接后形成非线性放大环镜；及由50：50的耦合器的输出端、隔离器、微纳光纤环、10：90的耦合器连接后形成单向激光腔。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述非线性放大环镜和单向激光腔连接形成8字形激光腔。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

提供一种基于基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器，本发明的所有器件均采用全光纤耦合方式，不受外界因素干扰，可连续稳定工作；通过不同波长的光在通过微纳光纤环扭曲区域时会产生相位差，从而导致了多波长锁模现象。通过超长腔，产生多波长耗散孤子，得到较高能量的纳秒方波脉冲。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有特点：（1）本发明首次采用微纳光纤环产生多波长锁模，微纳光纤环能够在室温下起到很好的滤波效果；（2）本发明采用2800米的超长腔，产生多波长耗散孤子，得到能量为12.63nJ的纳秒方波脉冲；（3）本发明采用全光纤结构，结构简单，在实验室环境下能连续工作多个小时，并且隔天开启激光器还能自启动。

因此，本发明有效的解决了在室温情况下抑制掺铒光纤的均匀展宽等问题，实现了稳定的多波长锁模输出，并且实现了全光纤结构，降低了多波长锁模光纤激光器的成本。

附图说明