【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学工程、超快非线性光纤光学动力学、光纤激光器，具体是一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器及方法。
技术介绍
1、孤子是指在介质中传播时可以保持参数不变的波包。非线性薛定谔方程可以用来描述光纤系统中的脉冲传播。根据色散的符号，可以在具有反常色散和正常色散的单模光纤中分别实现亮孤子和暗孤子。光纤激光器是一个耗散系统，因为激光器腔内存在增益和损耗。严格地说，光纤激光器中产生的脉冲并不能算是孤子。然而，kelly等人证明，即使在高增益光纤激光器中，只要孤子周期比能量变化周期长，也可以实现脉冲的稳定演变。从平均意义上讲，光纤激光器中产生的稳定脉冲可以被视为孤子。即使在存在大周期的能量变化的情况下，光纤激光器中的脉冲传播也可以用非线性薛定谔方程来近似描述。
2、研究发现，工作在反常色散区的光纤激光器可以产生亮孤子。亮孤子是指背景为零的脉冲，与之相对，暗孤子是指在一定背景上的凹陷。当光纤激光器工作在正常色散区时，如果可以应用适当的光谱滤波，可以获得被称为增益支配孤子或耗散孤子的亮孤子。而工作在正常色散区的光纤激光器也可以支持暗孤子的生成，因此通过特殊设计工作在正常色散区的光纤激光器，是有可能同时支持亮孤子和暗孤子的产生的。在一台光纤激光器中实现亮孤子和暗孤子的产生将有助于增强对光纤激光器脉冲整形机理的认知，具有很大的应用和研究价值。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器及方法，该激光器结构简单，制造成
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，所述光纤激光器包括泵浦源和光纤环形腔；
3、所述光纤环形腔包括波分复用器、掺铒光纤、第一偏振控制器、检偏器、第二偏振控制器、输出耦合器、光纤隔离器和带通滤波器；
4、所述波分复用器的泵浦端口通过单模光纤与泵浦源的输出端口连接；
5、所述掺铒光纤为单模光纤，其一端与波分复用器的公共端口连接；
6、所述第一偏振控制器的输入端与掺铒光纤的另一端连接；
7、所述检偏器的输入端通过单模光纤与第一偏振控制器的输出端连接；
8、所述第二偏振控制器的输入端通过单模光纤与检偏器的输出端连接；
9、所述输出耦合器的能量输入端口通过单模光纤与第二偏振控制器的输出端连接，输出耦合器的第二能量输出端口的输出比例不高于25％，其作为光纤激光器的输出端口；
10、所述光纤隔离器的输入端通过单模光纤与输出耦合器的第一能量输出端口连接；
11、所述带通滤波器的输入端通过单模光纤与光纤隔离器的输出端连接，其输出端通过单模光纤与波分复用器的信号端口连接；
12、所述光纤激光器用于生成稳定的亮孤子和暗孤子，且稳定的亮孤子和暗孤子通过输出耦合器的第二能量输出端口输出。
13、作为一种优选，所述泵浦源为由具有正常色散光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于976nm或者1480nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤，其输出功率大于400mw。
14、作为一种优选，所述波分复用器的工作波长是980/1550nm或者1480/1550nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
15、作为一种优选，所述掺铒光纤为在1550nm波段具有正常色散的光纤，在1530nm处的吸收系数为80db/m，长度3米。
16、作为一种优选，所述第一偏振控制器为三片线圈旋转式偏振控制器或挤压式偏振控制器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。所述第二偏振控制器为三片线圈旋转式偏振控制器或挤压式偏振控制器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
17、作为一种优选，所述检偏器为光纤检偏器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
18、作为一种优选，所述输出耦合器为能量比为25:75光纤耦合器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
19、作为一种优选，所述光纤隔离器采用中心波长为1550nm的隔离器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
20、作为一种优选，所述带通滤波器采用中心波长为1550nm、3db带宽为7.5nm～10.5nm的隔离器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
21、本专利技术中，通过波分复用器的设置可以将泵浦源所发出的泵浦光耦合进谐振腔内。通过在波分复用器的公共端口输出侧设置掺铒光纤，可以吸收和发射光子，并能够在1550nm的范围内放大光信号，从而可以有效补偿光信号在传输过程中的损耗，延长传输距离并提高信号质量。通过在掺铒光纤的输出侧设置第一偏振控制器，可以调节谐振腔中光脉冲的偏振及损耗。通过在第一偏振控制器的输出侧设置检偏器，可以限定透过检偏器的光脉冲的偏振指向。通过在检偏器的输出侧设置第二偏振控制器可以进一步调节谐振腔中光脉冲的偏振及损耗。同时，通过依次设置的第一偏振控制器、检偏器和第二偏振控制器可以共同作用，通过非线性偏振旋转使得激光器分别工作在等效饱和吸收区和等效反饱和吸收区，从而分别产生亮孤子和暗孤子输出。通过光纤隔离器的设置，可以限制激光器单向运转。该激光器结构简单，制造成本低，其能分别产生亮孤子和暗孤子输出。
22、本专利技术还提供了一种可产生亮孤子和暗孤子的方法，采用一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，包括以下步骤：
23、步骤一：利用泵浦源提供泵浦连续光，并通过波分复用器将泵浦连续光耦合进光纤激光器内；
24、步骤二：利用掺铒光纤吸收泵浦连续光，并受激辐射出长波段的增益脉冲，产生的增益脉冲在光纤激光器腔内振荡；
25、步骤三：通过第一偏振控制器、检偏器和第二偏振控制器的共同作用，并利用增益脉冲在光纤内传播时产生的非线性偏振旋转，使得光纤激光器工作在不同的区域，同时，利用带通滤波器对逆时针传输的增益脉冲进行滤波处理，当光纤激光器工作在饱和吸收区域时获得耗散孤子即亮孤子输出；当光纤激光器工作在反饱和吸收区域时获得暗孤子输出。
26、本专利技术提出了一种可产生亮孤子和暗孤子的方法，通过让激光器工作在正常色散区，利用非线性偏振旋转技术可以让光纤激光器工作在不同的区域，当工作在等效饱和吸收区，即腔传输函数处于正反馈状态时，可以实现亮孤子产生；当工作在等效反饱和吸收区，即腔传输函数处于负反馈状态时，可以实现暗孤子产生。当产生稳定的暗孤子时，暗孤子的背景在通过增益光纤传播时逐渐增加，同时暗孤子的黑度(暗孤子的凹陷强度与背景的比值)保持不变。当产生稳定的亮孤子时，因为光谱滤波起主要作用，亮孤子的光谱呈现明显的陡峭边缘。
27、该方法实施过程简单，实施成本低，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，所述光纤激光器包括泵浦源(1)和光纤环形腔(10)，其特征在于；
2.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(1)为由具有正常色散光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于976nm或者1480nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤，其输出功率大于400mW。
3.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器(2)的工作波长是980/1550nm或者1480/1550nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
4.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述掺铒光纤(3)为在1550nm波段具有正常色散光纤，在1530nm处的吸收系数为80dB/m，长度3米。
5.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述第一偏振控制器(4)为三片线圈旋转式偏振控制器或挤压式偏振控制器，其输出尾纤为在1550nm
6.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述检偏器(5)为光纤检偏器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
7.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述输出耦合器(7)为能量比为25:75光纤耦合器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
8.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述光纤隔离器(8)采用中心波长为1550nm的隔离器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
9.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述带通滤波器(9)采用中心波长为1550nm、3dB带宽为7.5nm～10.5nm的隔离器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
10.一种可产生亮孤子和暗孤子的方法，采用如权利要求1至9任一项所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，所述光纤激光器包括泵浦源(1)和光纤环形腔(10)，其特征在于；
2.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(1)为由具有正常色散光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于976nm或者1480nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤，其输出功率大于400mw。
3.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器(2)的工作波长是980/1550nm或者1480/1550nm，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤。
4.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述掺铒光纤(3)为在1550nm波段具有正常色散光纤，在1530nm处的吸收系数为80db/m，长度3米。
5.根据权利要求1所述的一种可产生亮孤子和暗孤子的单模光纤激光器，其特征在于，所述第一偏振控制器(4)为三片线圈旋转式偏振控制器或挤压式偏振控制器，其输出尾纤为在1550nm波段具有正常色散的单模光纤；所述第二偏振控制器(6)为三片线圈旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹭明，沈德元，王飞，
申请(专利权)人：中红外激光研究院江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。