一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器制造技术

本发明专利技术为一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，属于固体光纤激光器领域，具体包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件；波分复用器一端与泵浦光源相连，另一端与掺铒光纤、隔离器、偏振控制器、二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件、耦合器输入端通过单模光纤依次相连；所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件由两个单模光纤接头和二硫化锡薄膜构成。本发明专利技术中的激光器结构稳定，输出光谱超长时间稳定性强；同时，本发明专利技术所述的激光器可实现高功率的双波长锁模输出，可实现1550nm附近的双波长脉冲输出，克服了统锁模方式结构复杂而且稳定性较差的缺点。

A Dual-Wavelength Mode-Locked Fiber Laser Based on Tin Disulfide Mode Locker

The invention relates to a dual-wavelength mode-locked fiber laser based on tin disulfide mode-locked device, which belongs to the field of solid-state fiber lasers. It includes pump light source, wavelength division multiplexer, erbium-doped fiber, polarization-dependent isolator, polarization controller, coupler and tin disulfide film saturable absorber mode-locked device. One end of the wavelength division multiplexer is connected with the pump light source and the other end is Erbium-doped. Optical fibers, isolators, polarization controllers, tin disulfide film saturable absorber mode-locking devices and coupler input terminals are connected sequentially through single-mode optical fibers; the tin disulfide film saturable absorber mode-locking devices are composed of two single-mode optical fiber joints and tin disulfide film. The laser in the invention has stable structure and strong stability of output spectrum over a long period of time. Meanwhile, the laser in the invention can realize high-power dual-wavelength mode-locked output and dual-wavelength pulse output near 1550 nm, which overcomes the shortcomings of complex structure and poor stability of the mode-locked mode.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器
本专利技术属于固体光纤激光器领域，具体涉及一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器的核心为增益介质，通常使用掺杂稀元素的光纤作为增益介质。光纤激光器通过导入泵浦光进入增益光纤的纤芯达到高功率密度，形成粒子数反转，当形成谐振腔时形成激光。自从20世纪60年代第一台光纤激光器问世以来，光纤激光器得到了长足的进步与发展，各种类型的光纤激光器也相继问世。在1963年，光纤激光器和光线放大器的构思第一次被提出，随后锁模光纤激光器就很快得到了全世界广大研究学者的关注。光纤激光器是由能够产生光子的增益介质使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激励光跃迁的泵浦源三部分组成。激光输出既可以是连续的，也可以使脉冲形式的，依赖于激光工作介质。对于连续光输出，激光能级上的自发发射寿命必须长于激光下能级来获得较高的粒子数反转。通常当激光下能级的寿命超过上能级时，就会获得脉冲输出。光纤激光器有两种激发状态，一种是三能级激发，另一种是四能级激发，两者的区别还在于较低能级所处的位置。在三能级系统下，激光下的能级即为基态，或者是极靠近基态的能级，而在四能级系统中，激光下能级和基态能级之间仍然存在一个跃迁，通常为无辐射跃迁。电子从基态提升到高于激光上能级的一个或者多个泵浦带，电子一般通过非辐射跃迁到达激光上能级。泵浦带上的电子造成电子书多余激光下能级，即形成粒子数反转。电子以辐射光子的形式放出能量回到基态。这种自发发射的光子被光学谐振腔反馈回增益介质中诱发受激辐射，产生与诱发这一过程的光子性质完全相同的光子。当光子在谐振腔中所获得的增益大于其在腔内的损耗时，就会产生激光输出。激光介质本身就是导波介质,耦合效率高，光纤芯很细，光纤内易形成高功率密度，可方便地与目前的光纤传输系统高效连接。由于光纤具有很高的表面积体积比,散热效果好,因此这种光纤激光器具有高转换效率,低激光阈值的特点,能在不加强制冷却的情况下连续工作。又由于光纤具有极好的柔绕性,激光器可以设计得相当小巧灵活,有利于在光纤通信和医学上的应用；同时,可借助光纤方向耦合器构成各种柔性谐振腔,使激光器的结构更加紧凑、稳定。光纤还具有相当多的可调参数和选择性,能获得相当宽的调谐范围和相当好的单色性和稳定性。这些特点决定了光纤激光器比半导体激光器和大型激光器拥有更多的优势。从效果上看,光纤激光器是一种高效的波长转换器,即由泵浦激光波长转换为所掺稀土离子的激射波长。正因为光纤激光器的激射波长是由基质材料的稀土掺杂剂所决定,不受泵浦波长的控制,所以可以利用与稀土离子吸收光谱相对应的廉价短波长、高功率半导体激光器泵浦,获得光纤通信低损耗窗口的1.3μm和1.5μm以及2-3μm中红外波长的激光输出,泵浦效率很高。光纤激光器凭借其结构简单、制造成本低廉、易小型化等诸多优势在光通信、工业生产、生物医学等领域具有越来越重要的应用与地位。而作为光纤激光器中的重要分支，多波长光纤激光器是长距离大容量通信的光纤系统理想光源。多波长光纤激光器在波分复用、光学检测、光学传感等诸多领域具有越发重要的地位与应用。关于光纤激光器的研究和制备已经持续了几十年，近年来更是激光器领域中的研究热点，而实现多波长光纤激光器是目前激光器领域中的一个重要研究方向，其优秀的性能和诸多应用领域都决定了多波长光纤激光器具有良好的发展前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过制备二硫化锡锁模器件，利用其非线性以及饱和吸收特性，实现一种新型的可饱和吸收体，并基于此制备多波长光纤激光器，实现多波长锁模脉冲输出。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，具体包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件；泵浦光源与波分复用器相连作为光路的输入端，耦合器为1:9的单模光纤耦合器，耦合器的两个输出端中的90％端与波分复用器相连作为光路的环路，耦合器的10％输出端作为激光器的输出端，耦合器的输入端与二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件相连；波分复用器一端与泵浦光源相连，另一端与掺铒光纤、隔离器、偏振控制器、二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件、耦合器输入端通过单模光纤依次相连；所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件由两个单模光纤接头和二硫化锡薄膜构成。所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件具体包括：二硫化锡薄膜切成小片镀在单模光纤接头上，两个完全相同的单模光纤接头相对同轴放置，使用法兰盘连接。所述的泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件之间均通过单模光纤耦合。所述的掺铒光纤长度为4.5米，所述的泵浦光源为中心波长980nm的半导体激光器。所述的二硫化锡薄膜具体包括如下制作步骤：(1)在一个干净的烧杯中称取0.91g五水氯化锡和0.51g硫代乙酰胺，使用33.5ml的水与1.5ml浓盐酸配置成稀盐酸，将配置好的稀盐酸加入烧杯中；(2)将步骤(1)烧杯中的混合物用磁力搅拌器搅拌10分钟后再超声30分钟；(3)将混合溶液倒入高压釜中密封加热至200度，加热12小时；反应结束后，离心处理收集棕黑色产物，用无水乙醇进行洗涤后在50度真空下干燥5小时；(4)将PVC粉末溶解于水离子并在145℃下搅拌直到粉末完全溶解，得到PVC溶液；将步骤(1)-步骤(3)得到的二硫化锡溶液与PVC溶液混合得到混合物；将混合物缓慢搅拌2小时后得到悬浊液；(5)将悬浊液倒入培养皿中并在室温下保持干燥两天，得到二硫化锡薄膜。本专利技术的有益效果在于：二硫化锡具有非常强大的非线性放大效应，对于激光器结构的稳定性具有十分显著的增益作用；在超长时间稳定性和光谱稳定性方面，该激光器具有十分优秀的性能，实现的双波长锁模也具有高输出功率的优点；基于本专利技术技术特点搭建的激光器得到了1550nm附近的双波长脉冲输出，并克服了传统锁模方式结构复杂而且稳定性较差的缺点。附图说明图1为本专利技术的光纤激光器结构示意图；图2为本专利技术的激光器锁模特性(a)为激光器输出光谱图；(b)为激光器的脉冲序列。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术、优点和实用价值易于明白理解，以下结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。本专利技术为一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，如图1所示为本专利技术的光纤激光器的结构示意图，具体包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件；泵浦光源与波分复用器相连作为光路的输入端，耦合器为1:9的单模光纤耦合器，耦合器的两个输出端中的90％端与波分复用器相连作为光路的环路，耦合器的10％输出端作为激光器的输出端，耦合器的输入端与二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件相连；波分复用器一端与泵浦光源相连，另一端与掺铒光纤、隔离器、偏振控制器、二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件、耦合器输入端通过单模光纤依次相连；二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件包括两个单模光纤接头和二硫化锡薄膜构成。二硫化锡薄膜切成小片镀在单模光纤接头上，两个完全相同的单模光纤接头相对同轴放置，使用法兰盘连接。泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，具体包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件；泵浦光源与波分复用器相连作为光路的输入端，耦合器为1:9的单模光纤耦合器，耦合器的两个输出端中的90％端与波分复用器相连作为光路的环路，耦合器的10％输出端作为激光器的输出端，耦合器的输入端与二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件相连；波分复用器一端与泵浦光源相连，另一端与掺铒光纤、隔离器、偏振控制器、二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件、耦合器输入端通过单模光纤依次相连；所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件由两个单模光纤接头和二硫化锡薄膜构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，具体包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制器、耦合器和二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件；泵浦光源与波分复用器相连作为光路的输入端，耦合器为1:9的单模光纤耦合器，耦合器的两个输出端中的90％端与波分复用器相连作为光路的环路，耦合器的10％输出端作为激光器的输出端，耦合器的输入端与二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件相连；波分复用器一端与泵浦光源相连，另一端与掺铒光纤、隔离器、偏振控制器、二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件、耦合器输入端通过单模光纤依次相连；所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件由两个单模光纤接头和二硫化锡薄膜构成。2.根据权利要求1所述的一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，其特征在于所述的二硫化锡薄膜可饱和吸收体锁模器件具体包括：二硫化锡薄膜切成小片镀在单模光纤接头上，两个完全相同的单模光纤接头相对同轴放置，使用法兰盘连接。3.根据权利要求1所述的一种基于二硫化锡锁模器的双波长锁模光纤激光器，其特征在于所述的泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关型隔离器、偏振控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，李施，尹钰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23