專利名稱：一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器的制作方法
一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器本發(fā)明涉及一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器。光纖激光器與其它儀器耦合方便，可以方便的獲得高功率，獲得了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。任意偏振狀態(tài)的激光光波均可以看成是兩個完全正交的偏振模構(gòu)成的，當(dāng)它通過理想的軸對稱光纖中傳輸時，偏振態(tài)保持不變，但是由于光纖制造工藝以及應(yīng)力、溫度等因素，光纖中存在雙折射現(xiàn)象，兩個不同方向的正交偏振模式會發(fā)生模式耦合，這樣引入了輸出光偏振狀態(tài)的不穩(wěn)定。輸出光偏振狀態(tài)穩(wěn)定的光纖激光在光纖陀螺、光纖傳感、非線性變頻、超連續(xù)譜展寬、相干光束組合、光學(xué)相干層析成像等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。例如，光子晶體光纖在進(jìn)行超連續(xù)譜展寬的時候，對偏振態(tài)很敏感，展寬的光譜成分受控于輸入光的偏振態(tài)。這樣嚴(yán)重影響產(chǎn)生的白光光源的質(zhì)量。普遍采用的解決方法是采用保偏的光子晶體光纖作為放大光纖，來保持放大過程中的偏振狀態(tài)恒定。但是在這種方法中，光子晶體光纖價格昂貴，切割難度大，斷面容易受到灰塵影響、對環(huán)境要求較高。保偏光子晶體光纖還需要進(jìn)行空間耦合，并且耦合效率低。另外一種普遍采用的方法是采用普通非保偏光纖進(jìn)行放大，并使用起偏器輸出線偏振光。但是由于放大光纖的雙折射效應(yīng)，放大過程中會引入激光偏振態(tài) 的抖動。根據(jù)馬呂斯定律，當(dāng)進(jìn)入起偏器的激光偏振態(tài)發(fā)生改變的時候，輸出激光的功率就會變化，造成輸出激光功率的抖動。這時可以采用反饋控制的方法來穩(wěn)定光纖，通過檢測輸出激光的功率反饋控制入射激光的偏振角度，這樣來保證輸出激光的功率穩(wěn)定。但是這種方法的缺點(diǎn)是反饋的帶寬有限，如果放大過程中偏振擾動較大,那么就很難達(dá)到良好的功率穩(wěn)定效果。因此有必要解決上述問題。本發(fā)明克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器，通過在各級放大之間加入偏振分束器以及90度的法拉第旋光反射鏡。在光學(xué)中，可以以瓊斯運(yùn)算來描述偏振的現(xiàn)象。偏振光的狀態(tài)以瓊斯向量表示，而其他線性的光學(xué)元件則以瓊斯矩陣表示，當(dāng)偏振光通過偏振片或是玻片時，把原來偏振狀態(tài)的瓊斯向量乘以光學(xué)元件的
瓊斯矩陣，即可運(yùn)算出新的偏振態(tài)。例如偏振方向平行于X軸的線偏振光可以表示為g]，
右旋圓偏振光可以表示為'I，偏振方向平行于y軸的線偏振光可以表示為il，穿透
V2 !_-￡」LI」
方向平行于X軸的線偏振片的瓊斯矩陣為g °Q]決軸(在晶體的界面上，與光軸平行的方向稱為快軸)在I軸的1/4玻片的瓊斯矩陣
權(quán)利要求
1.一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于:包括有用于防止種子光回光損壞種子源的激光空間隔離器(100)，所述激光空間隔離器(100)輸出端與用于分離不同方向激光的第一偏振分束器(201) —透射端連接,所述第一偏振分束器(201)另一透射端與第一光纖準(zhǔn)直器(301) —端連接,所述第一光纖準(zhǔn)直器(301)另一端與第一合束器(401)的信號輸入端連接，所述第一合束器(401)復(fù)用端與用于產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的第一增益光纖(601) —端連接,所述第一增益光纖(601)另一端與第二光纖準(zhǔn)直器(302) —端連接,所述第二光纖準(zhǔn)直器(302)另一端與用于使激光偏振角度旋轉(zhuǎn)45度的法拉第旋光鏡(701)—端連接，所述法拉第旋光鏡(701)另一端與用于將入射光原路返回的全反鏡(801)連接，所述第一合束器(401)泵浦輸入端連接有第一泵浦源(501 )，所述第一偏振分束器(201) —反射端作為保偏脈沖輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器，其特征在于所述第一偏振分束器(201) —反射端與第二偏振分束器(202 ) —反射端連接,第二偏振分束器(202 )另一反射端與第三光纖準(zhǔn)直器(303) —端連接，所述第三光纖準(zhǔn)直器(303)另一端與第二分束器(402)信號輸 入端連接，所述第二分束器(402)復(fù)用端與第二增益光纖(602)—端連接，所述第二增益光纖(602)另一端與第四光纖準(zhǔn)直器(304) —端連接，所述第四光纖準(zhǔn)直器(304)另一端與第二法拉第旋光鏡(702) —端連接,所述第二法拉第旋光鏡(702)另一端與全反鏡(802)連接，所述第二合束器(402)泵浦輸入端連接有第二泵浦源(502)，所述第二偏振分束器(202) —透射端作為保偏脈沖輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器，其特征在于所述第一偏振分束器(201) —反射端與第二偏振分束器(202)第一透射端連接,第二偏振分束器(202)第二透射端與第三光纖準(zhǔn)直器(303) —端連接，所述第三光纖準(zhǔn)直器(303)另一端與第二分束器(402)信號輸入端連接，所述第二分束器(402)復(fù)用端與第二增益光纖(602) —端連接，所述第二增益光纖(602)另一端與第四光纖準(zhǔn)直器(304)—端連接，所述第四光纖準(zhǔn)直器(304)另一端與第二法拉第旋光鏡(702) —端連接，所述第二法拉第旋光鏡(702)另一端與全反鏡(802)連接，所述第二合束器(402)泵浦輸入端連接有第二泵浦源(502)，所述第二偏振分束器(202) —反射端與第五光纖準(zhǔn)直器(305) —端連接,所述第五光纖準(zhǔn)直器(305 )另一端與第三合束器(403 )信號輸入端連接，所述第三合束器(403 )復(fù)用端與第三增益光纖(603) —端連接,所述第三增益光纖(603)另一端與第六光纖準(zhǔn)直器(306) —端連接，所述第六光纖準(zhǔn)直器(306)另一端與第三法拉第旋光鏡(703) —端連接，所述第三法拉第旋光鏡(703 )另一端與第三反射鏡(803 )連接，所述第三合束器(403 )泵浦輸入端連接有第三泵浦源(503)，所述第二偏振分束器(202)第三透射端作為偏振高功率激光輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于所述的第一合束器(401)、第二合束器(402)和第三合束器(403)為波分復(fù)用器、泵浦合束器或高功率泵浦合束器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于所述的第一偏振分束器(201)和第二偏振分束器(202)為偏振分束立方或偏振分束平片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于所述的第一泵浦源(501)、第二泵浦源(502)和第三泵浦源(503)至少為一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于所述的第一增益光纖(601)、第二增益光纖(602)和第三增益光纖(603)為單模增益光纖、雙包層增益光纖、光子晶體光纖，所述的第一增益光纖(601)、第二增益光纖(602)和第三增益光纖(603)摻雜離子為鐿、鉺、欽、鐠或錢。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器,其特征在于所述的第一法拉第旋光鏡(701 )、第二法拉第旋光鏡(702)和第三法拉第旋光鏡(703)為光纖結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏振穩(wěn)定的光纖激光級聯(lián)放大器，包括有用于防止種子光回光損壞種子源的激光空間隔離器，激光空間隔離器與用于分離不同方向激光的第一偏振分束器連接，第一偏振分束器與第一光纖準(zhǔn)直器連接，第一光纖準(zhǔn)直器與第一合束器的連接，第一合束器與用于產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的第一增益光纖連接，第一增益光纖與第二光纖準(zhǔn)直器連接，第二光纖準(zhǔn)直器與用于使激光偏振角度旋轉(zhuǎn)45度的法拉第旋光鏡連接，法拉第旋光鏡與用于將入射光原路返回的全反鏡連接，第一合束器泵浦輸入端連接有第一泵浦源，第一偏振分束器一反射端作為保偏脈沖輸出端。本發(fā)明具有在放大過程中始終保持放大和輸出高功率激光線偏振態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B6/27GK103236629SQ20131014666
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者曾和平, 茹啟田 申請人:廣東漢唐量子光電科技有限公司