一種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的制造方法
【專利摘要】一種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器，由高雙折射光子晶體光纖a、偏振控制器a、高雙折射光子晶體光纖b、標(biāo)準(zhǔn)單模光纖、耦合器、波分復(fù)用器、摻餌光纖、偏振控制器b、偏振相關(guān)隔離器和偏振控制器c組成并通過光纖連接構(gòu)成回路，耦合器的輸出比例為90%:10%，其中90%端口通過光纖與波分復(fù)用器連接輸入到回路中，10%從端口輸出，波分復(fù)用器外接泵浦；所述高雙折射光子晶體光纖中填充液體，偏振控制器的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該光纖激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于制作，輸出的多波長(zhǎng)激光穩(wěn)定、靈活度高，通過調(diào)節(jié)光子晶體光纖中填充液體的溫度和調(diào)節(jié)偏振控制器的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)輸出多波長(zhǎng)激光的波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)。
【專利說明】-種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻鉺 光纖激光器。

【背景技術(shù)】
[0002] 多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器通過受激輻射的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光信號(hào)的放大，其核心是 當(dāng)摻鉺光纖受到泵浦時(shí)，發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從而得光增益。該增益不僅與入射光信號(hào)的頻率 有關(guān)，且與放大器內(nèi)任意一點(diǎn)的局部光強(qiáng)也有關(guān)，該頻率與光強(qiáng)以及增益的關(guān)系根據(jù)光纖 中摻雜介質(zhì)的不同而變化。此種激光器擁有線寬窄、輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定、低密度和相位噪聲小等 優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)勢(shì)使其成為光學(xué)實(shí)時(shí)延遲網(wǎng)絡(luò)處理中的熱點(diǎn)技術(shù)而倍受國(guó)際關(guān)注。近年來研 究學(xué)者對(duì)其進(jìn)行深入研究，已獲得許多實(shí)驗(yàn)成果。而光子晶體光纖（PCF)具有優(yōu)異的調(diào)諧 特性，在超短脈沖、光纖傳感、光纖激光器及濾波器等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，將其引入激 光器結(jié)構(gòu)中，必將極大的改善激光器的系統(tǒng)特性。
[0003] 多波長(zhǎng)摻館光纖激光器與其它激光器相比，具有體積小，穩(wěn)定性高，與光纖傳輸網(wǎng) 絡(luò)的兼容性好，制作工藝經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器輸出波長(zhǎng)的波長(zhǎng)間隔可調(diào)諧性至關(guān)重要，也是此領(lǐng)域中的 研究熱點(diǎn)，但是目前的研究結(jié)果存在調(diào)諧范圍小、不能連續(xù)可調(diào)的問題。常見的方法是使用 光譜整形器，但是此法所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本較高，普及性低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有多波長(zhǎng)光纖激光器中存在的輸出多波長(zhǎng)間的波長(zhǎng)間隔 可調(diào)諧性小及不能連續(xù)可調(diào)的問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于制作的波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào) 的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器，該激光器結(jié)構(gòu)是基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的，通過對(duì)環(huán)形腔中 兩段雙折射率對(duì)溫度敏感的PCF進(jìn)行液體填充然后改變溫度并通過調(diào)節(jié)其間偏振控制器 的旋轉(zhuǎn)角度，可以使該結(jié)構(gòu)的有效雙折射率可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)輸出多波長(zhǎng)激光的波長(zhǎng)間隔連 續(xù)可調(diào)諧。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器，由高雙折射光子晶體光纖a、偏振 控制器c、高雙折射光子晶體光纖b、標(biāo)準(zhǔn)單模光纖、耦合器、泵浦、波分復(fù)用器、摻餌光纖、 偏振控制器b、偏振相關(guān)隔離器和偏振控制器a組成并通過光纖連接構(gòu)成回路，耦合器的輸 出比例為90%: 10%，其中90%端口通過光纖與波分復(fù)用器連接輸入到回路中，10%從端口輸 出，波分復(fù)用器外接泵浦；所述高雙折射光子晶體光纖a、b中填充液體，偏振控制器a、b、c 的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)。
[0007] 所述光子晶體光纖a、b中的填充液體為Cargille實(shí)驗(yàn)室制備的型號(hào)為Cat. 19340 的折射率匹配液，該液體在室溫下的折射率為1. 5143,溫度系數(shù)為-0. 0003931^1 ;進(jìn)行選 擇性填充液體時(shí)，首先在電子顯微鏡下用石蠟將光纖端面的空氣孔堵住，再用針管將空氣 孔打通，然后將這一光纖端面放入需要填充的液體中，從光纖的另一端面抽取空氣孔中的 空氣，使液體進(jìn)入空氣孔中完成填充；填充液體的溫度調(diào)節(jié)范圍為20-80°C。
[0008] 所述高雙折射光子晶體光纖a的長(zhǎng)度為6m ;高雙折射光子晶體光纖b的長(zhǎng)度為 10m ;摻館光纖的長(zhǎng)度為11m，摻雜濃度為400ppm。
[0009] -種所述波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器的應(yīng)用，通過調(diào)節(jié)光子晶體 光纖a、b中填充液體的溫度和調(diào)節(jié)偏振控制器c的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)輸出多波長(zhǎng)激光的波長(zhǎng)間 隔連續(xù)可調(diào)。
[0010] 所述通過調(diào)節(jié)偏振控制器c的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)光子晶體光纖有效雙折射率的方式 包括實(shí)現(xiàn)L1、L2、L1+L2與L1-L2共4種光子晶體光纖的有效長(zhǎng)度，其中L1為高雙折射光子 晶體光纖a的長(zhǎng)度，L2為高雙折射光子晶體光纖b的長(zhǎng)度。
[0011] 本發(fā)明的工作機(jī)理： 該多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器中，所用的泵浦用來供能，摻餌光纖作為增益介質(zhì)，高雙折射 光子晶體光纖a、b用來改變諧振腔內(nèi)的雙折射強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)單模光纖用來增加非線性效應(yīng)， 偏振相關(guān)隔離器結(jié)合偏振控制器a、b用來保證光在回路內(nèi)的單向運(yùn)轉(zhuǎn)并改變腔內(nèi)的偏振 態(tài)，最后激光經(jīng)耦合器的10%端口輸出，經(jīng)90%端口輸入到腔中繼續(xù)振蕩。
[0012] 該多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器中，從偏振相關(guān)隔離器出來的線偏振光經(jīng)過偏振控制器 a后變?yōu)闄E圓偏振光，橢圓偏振光分解為強(qiáng)度不等的左右圓偏振光的疊加，強(qiáng)度不等的左右 圓偏振光在普通單模光纖中由于其具有的克爾效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不相同的非線性相移，從而由左 右圓偏振光合成的偏正態(tài)在單模光纖中會(huì)沿著傳播方向而旋轉(zhuǎn)，并且其旋轉(zhuǎn)角度和光強(qiáng)有 關(guān)。光在回路內(nèi)循環(huán)時(shí)，會(huì)受到偏振控制器a旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)從而改變進(jìn)入偏振相關(guān)隔離 器的光強(qiáng)，此結(jié)構(gòu)可以有效的克服室溫下模式競(jìng)爭(zhēng)在均勻加寬介質(zhì)中的作用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的 多波長(zhǎng)激光輸出。
[0013] 通過對(duì)光子晶體光纖a、b進(jìn)行液體填充然后改變溫度可以得到其雙折射率在 &叫到"2范圍內(nèi)可調(diào)，多波長(zhǎng)激光器產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光的波長(zhǎng)間隔為

【權(quán)利要求】
1. 一種波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器，其特征在于：由高雙折射光子晶 體光纖a、偏振控制器c、高雙折射光子晶體光纖b、標(biāo)準(zhǔn)單模光纖、耦合器、泵浦、波分復(fù)用 器、摻餌光纖、偏振控制器b、偏振相關(guān)隔離器和偏振控制器a組成并通過光纖連接構(gòu)成回 路，耦合器的輸出比例為90%: 10%，其中90%端口通過光纖與波分復(fù)用器連接輸入到回路 中，10%從端口輸出，波分復(fù)用器外接泵浦；所述高雙折射光子晶體光纖a、b中填充液體， 偏振控制器a、b、c的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器，其特征在于：所 述光子晶體光纖a、b中的填充液體為Cargille實(shí)驗(yàn)室制備的型號(hào)為Cat. 19340的折射率 匹配液，該液體在室溫下的折射率為1. 5143,溫度系數(shù)為-0. 0003931^1 ;進(jìn)行選擇性填充 液體時(shí)，首先在電子顯微鏡下用石蠟將光纖端面的空氣孔堵住，再用針管將空氣孔打通，然 后將這一光纖端面放入需要填充的液體中，從光纖的另一端面抽取空氣孔中的空氣，使液 體進(jìn)入空氣孔中完成填充；填充液體的溫度調(diào)節(jié)范圍為20-80°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器，其特征在于：所 述高雙折射光子晶體光纖a的長(zhǎng)度為6m ;高雙折射光子晶體光纖b的長(zhǎng)度為10m ;摻餌光纖 的長(zhǎng)度為11m，摻雜濃度為400ppm。
4. 一種如權(quán)利要求1所述波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器的應(yīng)用，其特征 在于：通過調(diào)節(jié)光子晶體光纖a、b中填充液體的溫度和調(diào)節(jié)偏振控制器c的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn) 輸出多波長(zhǎng)激光的波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述波長(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)的多波長(zhǎng)摻餌光纖激光器的應(yīng)用，其特征在 于：所述通過調(diào)節(jié)偏振控制器c的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)光子晶體光纖的有效長(zhǎng)度的方式包括實(shí)現(xiàn) L1、L2、L1+L2與L1-L2共4種光子晶體光纖的有效長(zhǎng)度，其中L1為高雙折射光子晶體光纖 a的長(zhǎng)度，L2為高雙折射光子晶體光纖b的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】H01S3/067GK104283096SQ201410557673
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】曹曄, 陳磊, 童崢嶸 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)