【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信、脉冲激光，尤其涉及一种波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器。
技术介绍
1、掺铒光纤是目前最为成熟的稀土掺杂光纤，基于其制作的掺铒光纤激光器和放大器在光通信系统中得到了极大的发展和广泛的应用。掺铒光纤激光器工作在1550nm波段，具有色散小、损耗低、效率高和光束品质因子高等优势，因而被广泛应用于超长距离传输、激光雷达测距、智能光纤传感、相干光通信和引力波探测等领域。
2、脉冲锁模以及多波长一直是光纤激光器的一个重要研究方向。脉冲锁模和多波长在模分复用、波分复用以及光通信、光传感等领域中具有重要的研究价值。波长选择机制以及脉冲锁模是设计多波长脉冲输出的光纤激光器的关键。对于波长的选择，可以采用马赫曾德尔干涉仪、loyt滤波器、以及基于sagnac环的一系列改进设备来实现，这些波长选择器件，可以实现对多波长输出的波数可调，波长间隔可调以及波长可调谐。对于脉冲锁模的实现，常见方法有非线性光环腔、非线性放大环腔、半导体可饱和吸收体镜、非线性多模干涉、非线性偏振旋转以及以石墨烯为材质制作而成的吸收体等。非线性放大环腔是一种全光纤器件，可以更容易与光纤适配，具有简易制作、插入损耗低等诸多优点，常被用作脉冲锁模的关键器件。
3、目前，现有技术中的多波长锁模光纤激光器存在波长可调、波数可调以及波长间隔可调的高效性能均衡以及脉冲重复频率低等问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，以实现输出波长间隔可调的
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
3、一种波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，包括：
4、泵浦源(01)、波分复用器(02)、第一耦合器(03)、三环式偏振控制器(041，042，043)、模式选择耦合器(05)、第二耦合器(06)、掺铒光纤(07)、3km单模光纤(08)、保偏光纤(09)、保偏光纤(10)、第一光纤管道(11)、第二光纤管道(12)、第三光纤管道(13)、第四光纤管道(14)、第五光纤管道(15)、第六光纤管道(16)和第七光纤管道(17)；
5、所述泵浦源(01)通过所述第一光纤管道(11)与所述波分复用器(02)的输入端的一端相连，所述第一耦合器(03)的其中一个输入端与所述波分复用器(02)的另一输入端相连接，所述波分复用器(02)的输出端通过所述第二光纤管道(12)相继与所述掺铒光纤(07)、所述3km单模光纤(08)以及所述三环式偏振控制器(041)相连接，最终回到所述第一耦合器(03)的输入端，所述第一耦合器(03)的输出端通过所述第三光纤管道(13)与所述模式选择耦合器(05)的输入端相连接，所述模式选择耦合器(05)的输出端有两个，其中一个输出端与所述第四光纤管道(14)相连接并输出，之后用检测设备检测模斑特性，另一个输出端通过第五光纤管道(15)与第二耦合器(06)的输入端相连接，第二耦合器(06)的两个输出端通过第七光纤管道(17)相继与三环式偏振控制器(041)、保偏光纤(09)、三环式偏振控制器(043)以及保偏光纤(10)相连接，最后通过第六光纤管道(16)输出，并通过检测设备检测多波长输出特性。
6、优选地，所述泵浦源(01)产生的泵浦光通过980/1550nm波分复用器(02)进入光路，2.3m的掺铒光纤(07)实现粒子数反转，并产生光的受激辐射光放大作用，偏振控制器(041)调节光纤管道中模式的偏振态，具有5：5分光比的2×1第一耦合器(03)实现两个传输方向相反的光束的干涉并输出，所述泵浦源(01)、所述波分复用器(02)、所述第一耦合器(03)、所述掺铒光纤(07)和所述偏振控制器(041)组成用于实现脉冲锁模操作的非线性放大环腔。
7、优选地，所述模式选择耦合器(05)用于实现由基模向高阶模的转换，转换而成的高阶模经第四光纤管道(14)传输后输出，由检测设备对高阶模进行模斑检测，所述模式选择耦合器的另一输出端经第五光纤管管道(15)继续往后传输，由分光比为1：9的2×2耦合器(06)、第七光纤管道(17)、三环式偏振控制器(042，043)、2.2m保偏光纤(09)以及4.35m保偏光纤(10)组成改进的sagnac环；
8、所述改进的sagnac环通过调节三环式偏振控制(042，043)而改变在三环式偏振控制(042，043)中传输的光的偏振态，改变不同波长竞争下的增益和损耗，当达到动态平衡且某波长获得足够增益时，最终在第六光纤管道(16)中输出，后经检测设备对所述改进的sagnac环输出的光进行多波长特性检测。
9、优选地，所述改进的sagnac环的输出谱包括波长间隔分别为0.5nm和1.5nm，通过调节三环式偏振控制(042，043)，使三环式偏振控制(042，043)工作在1.5nm的波长间隔上，得到激光器的波长输出为单、双、三波长，当波长间隔为0.5nm时，得到激光器的多波长输出四、五、六、七、八、九波长输出。
10、优选地，模式选择耦合器(05)由两根光纤进行熔融拉锥而成，选用的两根光纤分别为1550nm的单模光纤和环形芯光纤，当达成相位匹配条件时，在单模光纤中传输的基模的能量将转移到在环形芯光纤中传输的高阶模中去，实现模式转换，转换而成的高阶模由模式选择器的输出端经第四光纤通道(14)输出，后由检测设备检测模斑特性，在激光器输出单、三、五、七、九波长的情况下，分别检测所对应的模斑输出，模式纯度为95％。
11、优选地，所述非线性放大环腔作为可饱和吸收体用于实现脉冲操作，实现对高功率光的反射，低功率光的吸收，得到重复频率恒定为101.4mhz，脉冲间隔为9.86ns，单脉冲宽度为5.7ns的锁模脉冲输出，通过增加泵浦功率80mw-300mw，得到输出功率从52μw增加到257μw。
12、由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术的波长间隔可调的多波长锁模光纤激光器通过设计使用非线性放大环腔作为脉冲锁模的关键器件，模式选择耦合器实现基模向高阶模的转换，改进的sagnac环作为波长选择器件，三个器件相结合最终实现了波长间隔可调的多波长脉冲锁模激光输出。该多波长锁模光纤激光器可以在模分复用，波分复用以及光通信、光传感等领域发挥重要的作用。
13、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(01)产生的泵浦光通过980/1550nm波分复用器(02)进入光路，2.3m的掺铒光纤(07)实现粒子数反转，并产生光的受激辐射光放大作用，偏振控制器(041)调节光纤管道中模式的偏振态，具有5：5分光比的2×1第一耦合器(03)实现两个传输方向相反的光束的干涉并输出，所述泵浦源(01)、所述波分复用器(02)、所述第一耦合器(03)、所述掺铒光纤(07)和所述偏振控制器(041)组成用于实现脉冲锁模操作的非线性放大环腔。
3.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述模式选择耦合器(05)用于实现由基模向高阶模的转换，转换而成的高阶模经第四光纤管道(14)传输后输出，由检测设备对高阶模进行模斑检测，所述模式选择耦合器的另一输出端经第五光纤管管道(15)继续往后传输，由分光比为1：9的2×2耦合器(06)、第七光纤管道(17)、三环式偏振控制器(042，043)、2.2m保
4.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述改进的Sagnac环的输出谱包括波长间隔分别为0.5nm和1.5nm，通过调节三环式偏振控制(042，043)，使三环式偏振控制(042，043)工作在1.5nm的波长间隔上，得到激光器的波长输出为单、双、三波长，当波长间隔为0.5nm时，得到激光器的多波长输出四、五、六、七、八、九波长输出。
5.根据权利要求1所述的波长间隔可调的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，模式选择耦合器(05)由两根光纤进行熔融拉锥而成，选用的两根光纤分别为1550nm的单模光纤和环形芯光纤，当达成相位匹配条件时，在单模光纤中传输的基模的能量将转移到在环形芯光纤中传输的高阶模中去，实现模式转换，转换而成的高阶模由模式选择器的输出端经第四光纤通道(14)输出，后由检测设备检测模斑特性，在激光器输出单、三、五、七、九波长的情况下，分别检测所对应的模斑输出，模式纯度为95％。
6.根据权利要求2所述的波长间隔可调的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述非线性放大环腔作为可饱和吸收体用于实现脉冲操作，实现对高功率光的反射，低功率光的吸收，得到重复频率恒定为101.4Mhz，脉冲间隔为9.86ns，单脉冲宽度为5.7ns的锁模脉冲输出，通过增加泵浦功率80mW-300mW，得到输出功率从52μW增加到257μW。
...【技术特征摘要】
1.一种波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(01)产生的泵浦光通过980/1550nm波分复用器(02)进入光路，2.3m的掺铒光纤(07)实现粒子数反转，并产生光的受激辐射光放大作用，偏振控制器(041)调节光纤管道中模式的偏振态，具有5：5分光比的2×1第一耦合器(03)实现两个传输方向相反的光束的干涉并输出，所述泵浦源(01)、所述波分复用器(02)、所述第一耦合器(03)、所述掺铒光纤(07)和所述偏振控制器(041)组成用于实现脉冲锁模操作的非线性放大环腔。
3.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器，其特征在于，所述模式选择耦合器(05)用于实现由基模向高阶模的转换，转换而成的高阶模经第四光纤管道(14)传输后输出，由检测设备对高阶模进行模斑检测，所述模式选择耦合器的另一输出端经第五光纤管管道(15)继续往后传输，由分光比为1：9的2×2耦合器(06)、第七光纤管道(17)、三环式偏振控制器(042，043)、2.2m保偏光纤(09)以及4.35m保偏光纤(10)组成改进的sagnac环；
4.根据权利要求1所述的波长间隔可调节的多波长锁模光纤激光器...
【专利技术属性】
技术研发人员：任国斌，郭英豪，姜有超，高娇，刘文倩，任文华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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