一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，包括泵浦源以及由波分复用器、掺铥光纤、光隔离器、光纤耦合器、滤波器和光纤非线性环形反射镜用单模光纤连接成的光纤环形腔；其中光纤非线性环形反射镜是将一个光纤耦合器的两个输出端口通过一个氟化物(ZBLAN)超平坦色散补偿光子晶体光纤互相连接而成。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术光纤激光器采用全光纤结构，光束质量高，便于熔接稠合，维护方便；本发明专利技术的光纤激光器可以通过调节泵浦光以及腔内不同参数的特性来实现输出2μm耗散孤子共振脉冲。

【技术实现步骤摘要】
一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器
本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器。
技术介绍
近年来，由于在光谱学、激光雷达、材料加工等领域的广泛应用，2μm激光器受到了广泛的关注。由于掺铥光纤可以作为增益媒介人们已经在这个领域对诸如高功率、锁模、Q开关、波长可调谐、超连续等各种2μm光纤激光器进行了全面的研究。更具体地说，由于掺铥光纤具有较大的增益范围，在未来高数据速率和高容量光纤光通信方面，2μm波段也具有很大的潜力。由于超短脉冲光源在光通信、光学传感、非线性光学、工业和医药等方面的广泛应用，被动锁模技术作为超短脉冲光源已经激发了人们浓厚的研究兴趣。一般来讲，我们利用SESAM、NPR、NOLM、NALM在光纤激光器中获得被动锁模脉冲。由于被动锁模脉冲拥有高峰值功率,所以被动锁模光纤激光器被认为是观察锁模脉冲非线性动力学的有力平台。因此，我们对通过设计激光腔结构和选择腔内参数去研究非线性现象有着非常大的兴趣。目前，在光纤激光器中，不同的孤子动力学和形成过程已被观察到，比如:传统孤子、类噪声孤子、矢量孤子、自相似脉冲演化、束缚态孤子、耗散孤子等等。然而，上述的各种孤子有一个共同特性，由于高非线性效应，这些孤子随着脉冲能量的提高会发生多脉冲现象。人们将大模场微结构增益光纤用到光纤激光器中作为降低高非线性效应的解决方案，并用来获得高能量脉冲。但是，单模场光纤很难直接与传统单模光纤熔接在一起,这使得光纤激光器不是全光纤结构。为了获得更高的脉冲能量，能实现无波分裂的脉冲锁模机制无疑具有巨大的潜力。因此，从实现高能脉冲和全光纤谐振腔设计出发，没有脉冲分裂现象的新的孤子运行机制必须开发。最近，为了从光纤激光器中获得高能量而没有脉冲分裂的脉冲，通过对复杂的金兹堡-朗道方程框架里的参数适当选取，产生了一种叫做耗散孤子共振的新概念的孤子。耗散孤子共振现象的特点是没有脉冲分裂，脉冲宽度和能量随着泵浦的增加而增加的时候，脉冲的振幅保持不变，这表明在耗散孤子共振区域的脉冲是矩形的。具有耗散孤子共振的超短脉冲理论上其脉冲能量可以为无穷大。因此能实现耗散孤子共振脉冲输出的锁模光纤激光器具有很大的应用和研究价值。
技术实现思路
为了克服非线性效应导致的脉冲分裂对光纤锁模激光器输出的脉冲能量限制，本专利技术提供了一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，可实现在2μm输出无脉冲分裂的耗散孤子共振脉冲。光束质量高，便于熔接耦合，维护方便。一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，包括：泵浦源(1)和光纤环形腔；泵浦源(1)，通过光学激励，产生793nm波长的泵浦光脉冲；光纤环形腔，包括：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、光纤非线性环形反射镜和滤波器(9)；其中，光纤非线性环形反射镜包括：第二光纤耦合器(7)和氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)，第二光纤耦合器(7)的第一输出端口(7c)与第二输出端口(7d)通过氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)连接；所述的泵浦源(1)与第一波分复用器(2)的泵浦端口(2a)连接，第一波分复用器(2)的公共端口(2c)依次经掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、连接至第一光纤耦合器(6)的能量输入端口(6a)，第一光纤耦合器的能量输出端口(6b)连接至光纤非线性环形反射镜的输入端口(7a)，反射镜的反射端口(7b)经滤波器(9)连接至第一波分复用器的信号端口(2b)；各部件之间通过单模正色散光纤(10)连接，稳定的耗散孤子共振脉冲从第一光纤耦合器(6)的50％能量输出端口(6c)输出；793nm波长的泵浦光脉冲的信号流向顺次为：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)，然后从第二波分复用器(4)的输出端口(4d)流出；793nm波长的泵浦光脉冲在经过掺铥光纤(3)时产生2μm波长的光；2μm波长的光脉冲的流向顺次为：掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、非线性光纤环形镜、滤波器(9)、第一波分复用器(2)，然后流回掺铥光纤(3)。进一步地，所述泵浦源(1)为单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长为793nm，对应于掺铥光纤(3)的泵浦吸收峰。进一步地，所述第一波分复用器(2)和第二波分复用器(4)的工作波长分别是793nm和2000nm，所述第一波分复用器(2)和第二波分复用器(4)的尾纤类型均为单模正色散光纤。进一步地，所述掺铥光纤(3)长度为60cm。进一步地，所述光纤隔离器采用中心波长为2000nm的与偏振无关的隔离器，所述光纤隔离器的尾纤类型为单模正色散光纤。进一步地，所述光隔离器(5)采用中心波长为2000nm的与偏振无关的隔离器，所述光隔离器的尾纤类型为单模正色散光纤。进一步地，所述第一光纤耦合器(6)采用50:50光纤耦合器，所述光纤耦合器的尾纤类型为单模正色散光纤。进一步地，所述第二光纤耦合器(7)采用20:80光纤耦合器，所述光纤耦合器的尾纤类型为单模正色散光纤。进一步地，所述氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)长度为3m，纤芯和包层均由基底材料ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF制成，基底材料内具有沿着光纤轴线平行设置的多个空气孔；最内层空气孔的孔心之间形成的圆所包围的区域为纤芯，其余基底材料和所有空气孔构成包层。进一步地，所述氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)的任意横截面上，多个空气孔沿着光纤的轴心呈多层分布，轴心有一个圆形空气孔，其余每层的空气孔均形成正六边形；任意两个相邻空气孔的孔心之间的距离均为P＝1.5μm，轴心空气孔的直径a为0.42μm，最内层空气孔的直径d1均为0.7μm，其余空气孔的直径d为1μm；在中心亚波长尺度的空气孔和包层空气孔的作用下，可以极大的改变光纤的色散特性。进一步地，所述滤波器(9)为带宽为9nm的带通滤波器。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：1、本专利技术光纤激光器采用全光纤结构，光束质量高，便于熔接耦合，维护方便；2.本专利技术利用具有大正常色散的光子晶体光纤构建非线性光纤环形镜实现可饱和吸收体功能用于锁模，同时在激光腔内引入强的脉冲峰值功率钳制效应提高脉冲能量；3、本专利技术中的光纤激光器可以通过调节泵浦光以及腔内不同参数的特性来实现输出稳定的2μm方形耗散孤子共振脉冲，脉冲随着泵浦功率增加不会发生分裂，脉冲的能量仅受泵浦功率限制。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器的结构示意图；图2是本专利技术实施例中氟化物(ZBLAN)超平坦色散补偿光子晶体光纤的结构示意图；图3是本专利技术实施例中氟化物(ZBLAN)超平坦色散补偿光子晶体光纤的色散在2μm波段随波长变化曲线图；图4是本专利技术实施例中在不同的增益饱和能量下2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器输出的耗散孤子共振单脉冲时域图；图5是本专利技术实施例中在不同的增益饱和能量下2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器输出的耗散孤子共振脉冲光谱图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，其特征在于：包括：泵浦源(1)和光纤环形腔；泵浦源(1)，通过光学激励，产生793nm波长的泵浦光脉冲；光纤环形腔，包括：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、光纤非线性环形反射镜和滤波器(9)；其中，光纤非线性环形反射镜包括：第二光纤耦合器(7)和氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)，第二光纤耦合器(7)的第一输出端口(7c)与第二输出端口(7d)通过氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)连接；所述的泵浦源(1)与第一波分复用器(2)的泵浦端口(2a)连接，第一波分复用器(2)的公共端口(2c)依次经掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、连接至第一光纤耦合器(6)的能量输入端口(6a)，第一光纤耦合器的能量输出端口(6b)连接至光纤非线性环形反射镜的输入端口(7a)，反射镜的反射端口(7b)经滤波器(9)连接至第一波分复用器的信号端口(2b)；各部件之间通过单模正色散光纤(10)连接，稳定的2μm耗散孤子共振脉冲从第一光纤耦合器(6)的50％能量输出端口(6c)输出；793nm波长的泵浦光脉冲的信号流向顺次为：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)，然后从第二波分复用器(4)的输出端口(4d)流出；793nm波长的泵浦光脉冲在经过掺铥光纤(3)时产生2μm波长的光；2μm波长的光脉冲的流向顺次为：掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、非线性光纤环形镜、滤波器(9)、第一波分复用器(2)，然后流回掺铥光纤(3)。...

【技术特征摘要】
1.一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，其特征在于：包括：泵浦源(1)和光纤环形腔；泵浦源(1)，通过光学激励，产生793nm波长的泵浦光脉冲；光纤环形腔，包括：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、光纤非线性环形反射镜和滤波器(9)；其中，光纤非线性环形反射镜包括：第二光纤耦合器(7)和氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)，第二光纤耦合器(7)的第一输出端口(7c)与第二输出端口(7d)通过氟化物超平坦色散补偿光子晶体光纤(8)连接；所述的泵浦源(1)与第一波分复用器(2)的泵浦端口(2a)连接，第一波分复用器(2)的公共端口(2c)依次经掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、连接至第一光纤耦合器(6)的能量输入端口(6a)，第一光纤耦合器的能量输出端口(6b)连接至光纤非线性环形反射镜的输入端口(7a)，反射镜的反射端口(7b)经滤波器(9)连接至第一波分复用器的信号端口(2b)；各部件之间通过单模正色散光纤(10)连接，稳定的2μm耗散孤子共振脉冲从第一光纤耦合器(6)的50％能量输出端口(6c)输出；793nm波长的泵浦光脉冲的信号流向顺次为：第一波分复用器(2)、掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)，然后从第二波分复用器(4)的输出端口(4d)流出；793nm波长的泵浦光脉冲在经过掺铥光纤(3)时产生2μm波长的光；2μm波长的光脉冲的流向顺次为：掺铥光纤(3)、第二波分复用器(4)、光隔离器(5)、第一光纤耦合器(6)、非线性光纤环形镜、滤波器(9)、第一波分复用器(2)，然后流回掺铥光纤(3)。2.如权利要求1所述的一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)为单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长为793nm，对应于掺铥光纤(3)的泵浦吸收峰。3.如权利要求1所述的一种2μm耗散孤子共振锁模光纤激光器，其特征在于：所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田野，魏倩，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42