一种高能量双波长锁模光纤激光器及使用方法

专利检索2025-04-06  5


本发明涉及光纤激光器领域,具体涉及一种高能量双波长锁模光纤激光器及使用方法。


背景技术:

1、随着超大容量光通信的发展,密集波分复用技术被广泛采用,该技术需要稳定高重复频率的超快脉冲序列作为信号源,若采用多个单一波长输出的锁模激光器作为激光光源,系统的成本和复杂性很高,而双波长锁模激光器因具有双波长输出、脉冲持续时间短、光束质量好和可调谐范围宽等优点,可有效满足超大容量光通信所需信号源的要求。此外,该光源在光谱学、微波产生等领域均有应用。

2、目前室温下实现双波长锁模输出的几种方法:基于双谐振腔结构的双波长锁模光纤激光器、基于2d材料的双波长锁模光纤激光器和基于腔内滤波效应的双波长锁模光纤激光器。双谐振腔结构需要更多的光学元件和更复杂的光路,这大大增加了系统的复杂性。而且此类激光器产生的激光沿不同支路传播,不同支路所用光纤长度、色散和折射率等条件的不同,使得输出激光之间的相干性比较差。2d材料结构简单、成本较低,但输出功率较低。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明提出了一种高能量双波长锁模光纤激光器及使用方法设置有独立的放大系统,可在原双向双波长激光腔的输出基础上灵活调节放大倍数,得到高能量,高峰值功率的脉冲输出。

2、第一方面,本申请公开一种高能量双波长锁模光纤激光器,包括双波长锁模光纤激光腔和光纤放大器;所述双波长锁模光纤激光腔包括输出耦合器;所述输出耦合器的顺时针的脉冲光输出端口和逆时针的脉冲光输出端口各固定安装有一个所述光纤放大器;所述光纤放大器包括顺序连接的光隔离器一、波分复用器一、掺饵光纤和光隔离器二;所述波分复用器的输入端口还连接有泵浦源。

3、在一些实施例中,所述双波长锁模光纤激光腔包括依次连接的波分复用器二、掺铒光纤一、输出耦合器、锁模器件、偏振控制器和单模光纤;其中所述单模光纤又与波分复用器二连接。

4、在一些实施例中,所述输出耦合器中70%-90%的光留在环形腔内循环,10%-30%的光用于输出。

5、在一些实施例中,所述锁模器件包括跳线头和薄膜;所述薄膜连接两个跳线头;所述薄膜由单壁碳纳米管的分散液与聚乙烯醇水溶液制成。

6、在一些实施例中,所述锁模器件的制成,包括以下步骤:

7、往单壁碳纳米管水溶液加入分散剂十二烷基苯磺酸钠,并放入超声机超声;取超声后的上方澄清液体离心,离心后与聚乙烯醇水溶液混合均匀后滴于表面皿上,静置干燥后制成薄膜;将薄膜切成目标大小后夹在两个跳线头之间,并将跳线头固定后制成锁模器件。

8、在一些实施例中,所述波分复用器一和波分复用器二的波分范围为980nm/1550nm。

9、在一些实施例中,所述泵浦光源的工作波长为980nm。

10、第二方面,本申请公开一种如第一方面所述的高能量双波长锁模光纤激光器的使用方法,包括以下步骤:

11、依次通过波分复用器二、掺铒光纤一、输出耦合器、锁模器件、偏振控制器和单模光纤的循环路径产生顺时针的脉冲光;

12、依次通过单模光纤、偏振控制器、锁模器件、输出耦合器、掺铒光纤一、波分复用器二的循环路径产生逆时针的脉冲光;

13、输出耦合器的通过两个端口分别输出顺时针的脉冲光和逆时针的脉冲光至光纤放大器中;调节泵浦源的泵浦功率为25mw±5mw时,激光器即可建立自启动双波长锁模状态。

14、本发明的有益效果:

15、本申请的光纤激光器采用碳纳米管作为制作锁模器件的材料,具有生产成本低、制作方法简单、饱和阈值低、以及锁模稳定等优点。设置有独立的放大系统,可在原双向双波长激光腔的输出基础上灵活调节放大倍数,得到高能量,高峰值功率的脉冲输出。能够在相近波长处实现稳定的锁模,同时两波长处锁模的重复频率几乎相同。本申请的光纤激光器结构简单易于调整。本申请的光纤激光器工作在1550nm波段,对应与光通信波段,因此在光通信、光学传感、光学检测方面有很大的应用前景。



技术特征:

1.一种高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,包括双波长锁模光纤激光腔和光纤放大器;所述双波长锁模光纤激光腔包括输出耦合器(4);所述输出耦合器(4)的顺时针的脉冲光输出端口和逆时针的脉冲光输出端口各固定安装有一个所述光纤放大器;所述光纤放大器包括顺序连接的光隔离器一(8)、波分复用器一(10)、掺饵光纤和光隔离器二(12);所述波分复用器一(10)的输入端口还连接有泵浦源(9)。

2.根据权利要求1所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述双波长锁模光纤激光腔包括依次连接的波分复用器二(2)、掺铒光纤一(3)、输出耦合器(4)、锁模器件(5)、偏振控制器(6)和单模光纤(7);其中所述单模光纤(7)又与波分复用器二(2)连接。

3.根据权利要求2所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述输出耦合器(4)中70%-90%的光留在环形腔内循环,10%-30%的光用于输出。

4.根据权利要求3所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述锁模器件(5)包括跳线头和薄膜;所述薄膜连接两个跳线头;所述薄膜由单壁碳纳米管的分散液与聚乙烯醇水溶液制成。

5.根据权利要求4所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述锁模器件(5)的制成,包括以下步骤:

6.根据权利要求3所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述波分复用器一(10)和波分复用器二(2)的波分范围为980nm/1550nm。

7.根据权利要求6所述的高能量双波长锁模光纤激光器,其特征在于,所述泵浦光源的工作波长为980nm。

8.一种如权利要求1至7任意一项所述的高能量双波长锁模光纤激光器的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种高能量双波长锁模光纤激光器及使用方法,属于光纤激光器领域;高能量双波长锁模光纤激光器由双波长锁模光纤激光腔和光纤放大器直接相接而成。双波长锁模光纤激光腔包括依次通过单模光纤连接为闭环的波分复用器、掺铒光纤、2X2耦合器、锁模器件、偏振控制器和单模光纤。光纤放大器采用正向泵浦的结构。其中包括光隔离器一、泵浦源、波分复用器、掺饵光纤和光隔离器二。该光纤激光器具有结构简单、放大倍数灵活可调、成本低廉、锁模运行稳定的优点;够在两个波长输出可调节的高能量、双波长脉冲,其有望在光通信、光学传感、光学检测领域得到广泛应用。

技术研发人员:刘雪明,吴天玥,张天国
受保护的技术使用者:南京信息工程大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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