本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)：

鎖模光纖激光器是在光纖放大器的基礎(chǔ)上，加入、鎖模器件、光纖耦合器、及反饋諧振腔等構(gòu)成。與固體鎖模激光器相比，其優(yōu)點在于體積小、結(jié)構(gòu)簡單；不需要對光路進行空間準(zhǔn)直、反復(fù)調(diào)節(jié)；各尾纖之間熔接后即基本搭建完畢；由于光纖中模場面積很小，約幾十個平方微米，很容易形成很高的功率密度，在光纖中傳輸不受外界環(huán)境的影響；與光通訊器件匹配，價格低廉。

實現(xiàn)光纖激光器的鎖模脈沖輸出有主動鎖模技術(shù)和被動鎖模技術(shù)兩種選擇。主動鎖模技術(shù)擁有重復(fù)頻率高、線寬窄等優(yōu)點。但由于腔內(nèi)加入了鎖模調(diào)制器，不僅增加了激光器的成本，同時還增加了腔內(nèi)損耗，降低了激光脈沖的輸出能量。而被動鎖模光纖激光器在腔內(nèi)加入可飽和吸收體，利用其飽和吸收過程來實現(xiàn)對縱模的鎖定從而輸出超短脈沖信號；因其效率高、質(zhì)量輕、可靠性高、穩(wěn)定性高等特性，受到人們的青睞。但是由于被動鎖模光纖激光器的原理和特性，直接被動鎖模光纖激光器的輸出脈沖重復(fù)頻率與脈寬一般不具有調(diào)諧功能。從目前現(xiàn)有的技術(shù)出發(fā)，想比較方便地實現(xiàn)重復(fù)頻率調(diào)諧的功能是比較困難的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器，提供一種重復(fù)頻率和脈寬可調(diào)、穩(wěn)定度較高的鎖模脈沖激光輸出的光纖激光器。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器，包括依次形成直線腔型的可飽和吸收體、單模增益摻雜光纖、波分復(fù)用器、光纖耦合器、第二聲光開關(guān)和反射器件，還包括泵浦源、光纖耦合器、光放大器 ）和第一聲光開關(guān)。

泵浦源與波分復(fù)用器的泵浦光輸入端連接，將激光耦合進線形激光腔內(nèi)，單模增益摻雜光纖一端與可飽和吸收體連接，另一端與波分復(fù)用器的輸出端連接，單模摻雜增益光纖在泵浦激光下產(chǎn)生信號激光增益。波分復(fù)用器信號端與光纖耦合器輸入端一臂連接，光纖耦合器輸出端的另一臂與光放大器連接，光纖耦合器輸出端的一臂與第一聲光開關(guān) 連接，光放大器和第一聲光開關(guān)連接，光纖耦合器、光放大器和第一聲光開關(guān)形成循環(huán)光纖環(huán)路，光纖耦合器輸出端的另一臂與第二聲光開關(guān)連接，第二聲光開關(guān)與反射器件連接，通過反射器件輸出鎖模脈沖信號。

上述連接方式采用光纖耦合。

第一聲光開關(guān)和第二聲光開關(guān)均用于控制基態(tài)脈沖信號的行進光路以改變鎖模腔的腔長，從而對脈沖信號進行調(diào)制。

光纖耦合器用于將直線腔內(nèi)固定比例的一部分脈沖信號光輸入到循環(huán)光纖環(huán)路中。

循環(huán)光纖環(huán)路中光放大器用于對經(jīng)過光纖耦合器損耗的光進行補償放大。

反射器件選用鍍膜反射鏡、半反鏡或環(huán)形器。

所述反射器件的工作波長在單模摻雜增益光纖的增益光譜范圍內(nèi)。

所述泵浦源為半導(dǎo)體激光器、固體激光器、氣體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，輸出泵浦光的中心波長范圍為：700nm-2000nm。

所述可飽和吸收體為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡、石墨烯可飽和吸收鏡或碳納米管。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：（1）本發(fā)明通過在鎖模腔內(nèi)添加光纖循環(huán)通路的方式來對脈沖信號脈寬和重復(fù)頻率進行調(diào)諧，有效地避免了鎖模調(diào)制器對輸出光功率產(chǎn)生的損耗，以獲得較高功率的脈沖信號輸出。

（2）本發(fā)明采用器件均為光纖器件，連接方式均為光纖耦合，有效地降低了系統(tǒng)的器件成本，同時減小了系統(tǒng)體積，有利于模塊化的搭建。

（3）本發(fā)明激光腔采用線形腔結(jié)構(gòu)，有效地提高了脈沖的穩(wěn)定度，同時極大地減小了環(huán)境溫度對其工作狀態(tài)的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例一中的第一聲光開關(guān)、第二聲光開關(guān)對輸出信號調(diào)制的時序圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1，一種含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器，包括依次形成直線腔型的可飽和吸收體1、單模增益摻雜光纖2、波分復(fù)用器3、光纖耦合器5、第二聲光開關(guān)8和反射器件9，還包括泵浦源4、光纖耦合器5、光放大器6 和第一聲光開關(guān)7。

泵浦源4與波分復(fù)用器3的泵浦光輸入端連接，將激光耦合進線形激光腔內(nèi)。

單模增益摻雜光纖2一端與可飽和吸收體1連接，另一端與波分復(fù)用器3的輸出端連接，單模摻雜增益光纖2在泵浦激光下產(chǎn)生信號激光增益。

波分復(fù)用器3信號端與光纖耦合器5輸入端一臂連接。

光纖耦合器5輸出端的另一臂與光放大器6連接。

光纖耦合器5輸出端的一臂與第一聲光開關(guān)7 連接。

光放大器6和第一聲光開關(guān)7連接，光纖耦合器5、光放大器6和第一聲光開關(guān)7形成循環(huán)光纖環(huán)路。

光纖耦合器5輸出端的另一臂與第二聲光開關(guān)8連接，第二聲光開關(guān)8與反射器件9連接，通過反射器件9輸出鎖模脈沖信號。

上述連接方式采用光纖耦合。

第一聲光開關(guān)7和第二聲光開關(guān)8均用于控制基態(tài)脈沖信號的行進光路以改變鎖模腔的腔長，從而對脈沖信號進行調(diào)制。

光纖耦合器5用于將直線腔內(nèi)固定比例的一部分脈沖信號光輸入到循環(huán)光纖環(huán)路中。

循環(huán)光纖環(huán)路中光放大器6用于對經(jīng)過光纖耦合器5損耗的光進行補償放大。

反射器件9選用鍍膜反射鏡、半反鏡或環(huán)形器。

所述反射器件9的工作波長在單模摻雜增益光纖2的增益光譜范圍內(nèi)。

所述泵浦源4為半導(dǎo)體激光器、固體激光器、氣體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，輸出泵浦光的中心波長范圍為：700nm-2000nm。

所述可飽和吸收體1為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡、石墨烯可飽和吸收鏡或碳納米管。

實施例一

一種含有循環(huán)光纖環(huán)路的鎖模光纖激光器，包括依次形成直線腔型的可飽和吸收體1、單模增益摻雜光纖2、波分復(fù)用器3、光纖耦合器5、第二聲光開關(guān)8和鍍膜反射鏡9，還包括泵浦源4、光纖耦合器5、光放大器6 和第一聲光開關(guān)7。

泵浦源4與波分復(fù)用器3的泵浦光輸入端通過光纖耦合，將激光耦合進線形激光腔內(nèi)，泵浦源4的泵浦光波長為1550nm。

單模增益摻雜光纖2一端與可飽和吸收體1連接，另一端與波分復(fù)用器3的輸出端連接，單模摻雜增益光纖2在泵浦激光下產(chǎn)生信號激光增益。

波分復(fù)用器3信號端與光纖耦合器5輸入端一臂通過光纖耦合。

光纖耦合器5輸出端的另一臂與光放大器6通過光纖耦合，光纖耦合器5用于將直線腔內(nèi)40%比例的脈沖信號光輸入到循環(huán)光纖環(huán)路中。

光纖耦合器5輸出端的一臂與第一聲光開關(guān)7 通過光纖耦合。

光放大器6和第一聲光開關(guān)7通過光纖耦合，光纖耦合器5、光放大器6和第一聲光開關(guān)7形成循環(huán)光纖環(huán)路。

光纖耦合器5輸出端的另一臂與第二聲光開關(guān)8通過光纖耦合，第二聲光開關(guān)8與鍍膜反射鏡9通過光纖耦合，通過鍍膜反射鏡9輸出鎖模脈沖信號。

當(dāng)泵浦源4輸出經(jīng)過波分復(fù)用器3耦合進線性激光腔內(nèi)后，此時第一聲光開關(guān)7斷開，第二聲光開關(guān)8閉合（為描述簡潔，下面設(shè)聲光開關(guān)閉合狀態(tài)為“1”，斷開狀態(tài)為“0”），此時輸出鎖模脈沖信號為整個系統(tǒng)的基態(tài)，根據(jù)被動鎖模的光學(xué)原理，此時脈沖的重復(fù)頻率對應(yīng)的腔長為整個線形腔的長度。當(dāng)整個線性激光腔進入穩(wěn)態(tài)后，我們通過引入循環(huán)光纖環(huán)路以改變整個鎖模腔的腔長對脈沖信號進行調(diào)制。

結(jié)合圖2：t0時間段即為第一聲光開關(guān)7斷開，第二聲光開關(guān)8閉合，激光器輸出鎖模脈沖信號。在脈沖信號的尖峰到達光纖耦合器5的時候，斷開第二聲光開關(guān)8,閉合第一聲光開關(guān)7，此時系統(tǒng)輸出端無脈沖信號輸出，鎖模信號進入循環(huán)光纖環(huán)路進行循環(huán)。在循環(huán)一段時間后，當(dāng)尖峰在循環(huán)光纖環(huán)路中到達光纖耦合器5時，斷開第一聲光開關(guān)7，閉合第二聲光開關(guān)8，輸出此時的尖峰脈沖信號，則由于鎖模腔長的變化，此時的脈沖信號脈寬已經(jīng)進過了調(diào)制，其調(diào)制深度由t2決定。在尖峰輸出后，閉合第一聲光開關(guān)7,斷開第二聲光開關(guān)8,重復(fù)上述步驟，在t1時間后輸出下一個脈沖尖峰。則脈沖信號的重復(fù)頻率也得到了調(diào)制，新的重復(fù)頻率由時間t1決定。

由上述周期性的聲光開關(guān)的斷開與閉合操作，基于線形腔的鎖模脈沖信號脈寬與重復(fù)頻率就得到了調(diào)制，產(chǎn)生了一組新的脈沖信號。

在信號經(jīng)過光纖耦合器以固定比例分配到循環(huán)光纖環(huán)路中時，其強度不可避免的受到了一些損耗，因此在循環(huán)環(huán)路中添加了光纖耦合的光放大器6對其進行補償。

本發(fā)明利用聲光開關(guān)，通過添加循環(huán)光纖環(huán)路對線形鎖模腔的腔長進行改變，從而實現(xiàn)了對鎖模脈沖信號重復(fù)頻率與脈寬的調(diào)諧；所用部件均為常見光學(xué)器件，對材料的技術(shù)要求不高，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定度高，易于實現(xiàn)。