[发明专利]一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器

说明书

本发明公开了一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器，包括泵浦源、由保偏混合器、保偏掺铒光纤和可饱和吸收体通过保偏单模光纤依次首尾相连而成的全保偏光纤谐振腔以及腔外偏振分束器。其中保偏混合器中集成了波分复用器、隔离器和光纤耦合器。装置内所有器件偏振不敏感，均可支持产生两个正交的偏振模。当泵浦功率高于锁模阈值时，激光器实现锁模，产生偏振锁定矢量孤子。本发明装置结构简单紧凑、操作方便，首次在全保偏光纤激光器中产生了稳定的偏振锁定矢量孤子。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器。

背景技术

矢量孤子是指具有多个孤子分量且各孤子分量耦合在一起以相同的群速度在介质中传播的孤子。单模光纤通常都具有弱的双折射,导致光纤中存在两个正交的偏振方向，使矢量孤子在单模光纤中产生成为可能。根据光纤双折射大小的不同,光纤中能产生各种类型的矢量孤子,例如群速度锁定矢量孤子,偏振锁定矢量孤子和偏振旋转锁定矢量孤子。

光纤激光器中矢量孤子的产生不仅取决于群速度色散和非线性克尔效应之间的相互作用,还受到腔的增益与损耗以及腔的边界条件的影响。对于偏振锁定矢量孤子,它们的脉冲时域形状和偏振态在传播过程中保持不变。

采用全保偏光纤结构是提升激光器输出稳定性的有效途径。在全保偏光纤激光器中，由于光学组件通常在快轴截止的条件下运行以确保腔体稳定性，因此更可能生成标量孤子。但是，与标准单模光纤一样，保偏光纤同样可以支持两个正交偏振模式，这使矢量孤子在全保偏光纤激光器中的产生成为可能。

目前为止，所有关于矢量孤子的研究都集中在基于单模光纤的光纤激光器上，从全保偏光纤激光器中产生矢量孤子还未被报道。

发明内容

为了解决目前尚未在全保偏光纤激光器中产生矢量孤子的问题，本发明提供了一种偏振锁定矢量孤子全保偏光纤激光器，装置结构简单紧凑、操作方便，首次在全保偏光纤激光器中产生了稳定的偏振锁定矢量孤子。

本发明是以如下技术方案实现的：包括泵浦源1、全保偏光纤谐振腔9以及腔外偏振分束器5。

所述泵浦源1通过普通单模光纤与保偏混合器2的泵浦端口2a相连。

所述全保偏光纤谐振腔由保偏混合器2、保偏掺铒光纤3和可饱和吸收体4通过保偏单模光纤依次首尾相连而成。其中保偏混合器2中集成了波分复用器6、隔离器7和光纤耦合器8。

所述腔外偏振分束器5通过保偏单模光纤与保偏混合器2的Tap端口2c相连。

进一步地，所述泵浦源1为半导体激光器，与保偏混合器2的泵浦端口2a相连，其中心波长为976nm，对应于保偏掺铒光纤3的泵浦吸收峰。

进一步地，所述全保偏光纤谐振腔9内所有器件偏振不敏感，均可支持产生两个正交的偏振模。

进一步地，所述保偏混合器2中集成了波分复用器6、隔离器7和光纤耦合器8，具有泵浦端口2a、输入端口2b、Tap端口2c和输出端口2d四个端口，泵浦端口2a的尾纤为普通单模光纤，输入端口2b、Tap端口2c和输出端口2d的尾纤为保偏单模光纤。所述波分复用器6的工作波长是980/1550nm。所述光隔离器7采用中心波长为1550nm的与偏振无关的隔离器。所述光纤耦合器8采用10:90保偏光纤耦合器。

进一步地，所述保偏掺铒光纤3型号为Nufern PM-ESF-7/125，长度为1.5m。

进一步地，所述可饱和吸收体4材料为碳纳米管，通过光驱动端面沉积法制备，具有偏振不敏感特性且损伤阈值高。

进一步地，当泵浦功率高于锁模阈值时，激光器实现锁模，产生偏振锁定矢量孤子。