[发明专利]一种光学二进制控制锁模光纤激光器

说明书

本发明涉及一种光学二进制控制锁模光纤激光器。该光学二进制控制锁模光纤激光器包括泵浦激光器、波分复用器、增益光纤段、耦合器、盘绕单模光纤、两个偏振器、隔离器等。本发明提供的光学二进制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环均采用较小半径圆形结构从而引入大量双折射，与两个偏振器在环形腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，通过调节光纤环半径和偏振态可以获得4位数光学二进制控制；同时最多获得5位数光学二进制控制锁模效果，理论而言可以实现更高光学二进制控制，具备信息传递的能力，在光通信行业具有远大的前景。

技术领域

本发明属于激光领域，更具体地，涉及一种光学二进制控制锁模光纤激光器。

背景技术

光纤激光器由于光束质量好、高效率、散热特性好、结构简单、抗外界干扰能力强，加上其高功率密度，高效率，高精度低损耗的特点，受到人们广泛的关注。2μm波段多波长掺铥光纤激光器广泛用于波分复用自由空间光通信和光纤通信，可有效地减小WDM通信系统信道间隔，增加信道数量，比采用多个单波长激光器组合作为光源的方法有明显优势，降低了激光器复杂性、系统成本和维护成本。因此，多波长光纤激光器在WDM光纤通信系统、光纤传感、光学仪器及系统检测等领域具有很大的应用潜力，因而成为近年来的研究热点。

目前尚未有激光器能够在光学领域实现光学二进制控制，目前大多数实现的仅仅是多波长锁模光纤激光器。其主要有：一、利用光纤马赫－曾德干涉仪滤波的多波长掺铥光纤激光器，采用环形腔结构，实现2μm波段输出的多波长激光数为1～3，但该结构复杂、波长间隔不固定；二、利用非线性的8字型结构光纤多波长掺铥光纤激光器，可得到稳定的多个波长输出，但是无法做到自由切换，更无法达到光学二进制控制；三、采用基于四波混频效应的多波长掺铥光纤激光器，可以得到多个波长的稳定输出，但是由于该结构均采用保偏器件，成本较高；四、由SMF-MMF-SMF组成的多模干涉滤波器应用于多波长掺铥光纤激光器，但是波长稳定性较差。

这些方法均得到了多波长激光输出，但存在结构复杂、成本较高、稳定性差。不仅无法做到多波长锁模间的可切换操作，更无法做到光学二进制控制效果。

专利CN210640481U公开了一种基于非线性多模干涉效应的多波长锁模光纤激光器，其结构虽然简单，且可实现多波长锁模，但其同样无法做到多波长切换，更不用说光学二进制控制效果。专利CN106058620A发表了一种基于非线性偏振旋转锁模的多波长同步输出光纤激光器，但该设备结构复杂，无法实现全光纤结构，且输出仅仅是停留在多波长锁模的水平上，同样无法做到精确的光学二进制切换。就目前而言，在光学二进制控制的领域上还未发现相关报道。

因此获得实现方案简便、成本低廉的光学二进制控制光纤激光器仍是激光器发展进程中不懈追求的方向之一。

发明内容

本发明的目的在于现有技术中现有多波长锁模光纤激光器存在结构复杂、成本较高、稳定性差、无法光学二进制控制效果的缺陷或不足，提供一种光学二进制锁模光纤激光器。本发明提供的光学二进制锁模光纤激光器结构简单且工作稳定、发热量低，实现全光纤结构，通过光纤光学环形谐振腔和盘绕单模光纤环半径及偏振器的调节在腔内形成滤波器效应，同时两个偏振控制器还与偏振相关隔离器形成类饱和吸收体结构，可以获得可切换4波长锁模，并且可以达到4位数光学二进制控制；同时实验最多获得5位数锁模光学二进制控制。就理论而言，该激光器结构可以获得更高位数的光学二进制控制输出，在光通信领域上是具备信息传递的能力。通过对各器件的工作波长的选择，可以调控该光学二进制锁模光纤激光器的输出波长为2μm，可得到2μm输出的光学二进制锁模光纤激光器。就目前来讲，这是首个2μm可切换多波长锁模光纤激光器，也是第一个光学二进制锁模光纤激光器。

为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：