[发明专利]一种双波长和波长可调谐被动锁模光纤激光器

说明书

本发明公开了一种波长可调谐或双波长锁模光纤激光器，涉及光纤激光器领域。所述锁模光纤激光器结构属环形腔，其整体包括半导体泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、“无芯光纤‑渐变折射率多模光纤”混合结构器件、输出耦合器。所述“无芯光纤‑渐变折射率多模光纤”混合结构器件基于多模光纤中的非线性多模干涉效应，可同时作为可饱和吸收体以及波长选择元件，简化了激光器结构，实现高稳定、高功率的波长可调谐或多波长锁模光纤激光器。所述“无芯光纤‑渐变折射率多模光纤”混合结构器件具有结构简单、损伤阈值高、损耗小等特性，是一种实用的锁模器件。

技术领域

本发明专利涉及光纤激光器领域，具体涉及一种双波长和波长可调谐的被动锁模光纤激光器，尤其涉及一种用于双波长和波长可调谐被动锁模激光器的同时作为可饱和吸收体及波长选择元件的光纤器件及其制备方法。

背景技术

被动锁模光纤激光器因其结构紧凑、性能稳定、光束质量好、易维护和高性价比等优势，成为了激光器研究中的一个重要分支。其中，多波长和可调谐锁模光纤激光器在激光雷达系统、高频孤子脉冲、波分复用系统、光纤传感、高分辨率光谱学、作为THz源等领域获得了广泛的应用。

为实现被动锁模光纤激光器，需采用可饱和吸收体，其对于光的作用表现为一种独特的吸收性，光强越强，吸收越少。目前常用的可饱和吸收体主要包括半导体可饱和吸收镜、碳纳米管以及一些二维材料如石墨烯、二硫化钨、硒化铋等。此类可饱和吸收体材料使用寿命有限，损伤阈值较低，很难用于高功率的锁模光纤激光器。进一步，为实现波长可调谐或多波长锁模输出，实验中通常在锁模激光器中增加滤波组件如可调滤波器或采用拉锥结构以实现波长选择。这种方法使激光器的结构更加复杂，增加了成本。

近些年来，研究人员提出了利用渐变折射率多模光纤作为可饱和吸收体的数学模型。在该模型的基础上，基于渐变折射率多模光纤中的非线性多模干涉效应与自聚焦效应，本发明利用“无芯光纤-渐变折射率多模光纤”混合光纤结构，最终实现了双波长与可调谐锁模激光输出。其中，所使用的“无芯光纤-渐变折射率多模”混合结构，不仅起到了常用可饱和吸收体的启动锁模作用，还能作为滤波元件，使激光器在不增加其余元件的情况下实现了可调谐锁模。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调谐和双波长锁模光纤激光器；本发明的另一个目的是提供一种可同时作为可饱和吸收体以及滤波元件的“无芯光纤-渐变折射率多模光纤”混合结构光纤器件的制备方法。该激光器结构简单，成本低廉，易于制造。

为了实现上述技术目标，达到上述技术效果，本发明通过下述技术方案加以实现：本发明提供的双波长和波长可调谐锁模光纤激光器结构属环形腔，包括腔外的半导体泵浦源，以及环行腔中的波分复用器、用于产生粒子数反转的掺铒光纤、用于改变激光偏振态的偏振控制器、用于确保激光单向传输的偏振无关隔离器、作为锁模元件以及波长选择元件的“无芯光纤-渐变折射率多模光纤”混合结构光纤器件、用于激光输出的输出耦合器。

所述输出耦合器的直接输出端与耦合输出端的分光比大于70:30，用于激光的输出。

进一步的所述半导体泵浦源的输出波长为976nm或者1480nm。

进一步的所述波分复用器、输出耦合器、隔离器工作波长在1530nm-1610nm。

进一步的所述应用于锁模光纤激光器的“无芯光纤-渐变折射率多模光纤”混合结构光纤器件，其构成包括第一单模光纤、第一无芯光纤、第一渐变折射率多模光纤以及第二单模光纤，所述第一单模光纤、第一无芯光纤、第一渐变折射率多模光纤、第二单模光纤依次熔接成一体。

作为优选方案，所述第一无芯光纤长度设置为300μm。

作为优选方案，所述第一渐变折射率多模光纤采用商用的渐变折射率光纤，其纤芯直径为62.5μm或50μm。

作为优选方案，所述第一渐变折射率多模光纤长度设置为7cm。