本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領域，具體而言，涉及一種鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)：

鎖模光纖激光器是一種重要的超短脈沖激光輸出裝置，其基本性能指標和穩(wěn)定性指標直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，目前各類的鎖模光纖激光器已經(jīng)在社會生產(chǎn)及科研領域獲得了廣泛的應用。其中，鎖模光纖激光器的自啟動免維護功能是其實現(xiàn)工業(yè)化的必然要求。自啟動是指鎖模激光器可實現(xiàn)開機即啟動，輸出鎖模脈沖。免維護是指鎖模激光器可在各種復雜環(huán)境下實現(xiàn)鎖模脈沖輸出，如高溫、低溫、振動、高濕等惡劣環(huán)境。

然而，現(xiàn)有的鎖模光纖激光器的應力敏感器件(如光纖光柵)面對復雜環(huán)境下的應力變化和損傷，其鎖模狀態(tài)容易發(fā)生變化，這個變化會影響后級放大效率以及光譜展寬，造成整個光纖激光器系統(tǒng)結(jié)果的改變。現(xiàn)有技術(shù)下的鎖模光纖激光器，要實現(xiàn)在各種環(huán)境條件下均可穩(wěn)定鎖模的免維護功能，常采用恒溫控制，電動控制和固化封裝等方法，但是結(jié)構(gòu)復雜，免維護可靠性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鎖模光纖激光器，從鎖模光纖激光器的結(jié)構(gòu)設計入手，實現(xiàn)鎖模光纖激光器的長時間穩(wěn)定的免維護功能，改善現(xiàn)有技術(shù)中鎖模光纖激光器在實現(xiàn)免維護功能的情況下結(jié)構(gòu)復雜的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種鎖模光纖激光器，所述鎖模光纖激光器包括：依次耦合的波分復用器、增益光纖、保偏濾波器、光環(huán)行器以及分束器，并且，所述分束器遠離所述光環(huán)行器的一端與所述波分復用器遠離所述增益光纖的一端耦合，可飽和吸收體，所述可飽和吸收體與所述光環(huán)行器耦合，以及泵浦源，所述泵浦源與所述波分復用器耦合；其中，所述泵浦源提供的泵浦光經(jīng)波分復用器進入增益光纖生成信號光，并且所述增益光纖將進入所述增益光纖的信號光放大，經(jīng)所述增益光纖生成或者放大的信號光進入所述保偏濾波器，生成預設偏振方向以及預設波長范圍的信號光，進入所述光環(huán)行器，所述光環(huán)行器控制由所述保偏濾波器進入的信號光進入所述可飽和吸收體，所述可飽和吸收體對由所述光環(huán)行器進入的信號光鎖模后返回所述光環(huán)行器，所述光環(huán)行器控制所述可飽和吸收體返回的信號光進入所述分束器，所述分束器將進入所述分束器的信號光中一定比例的信號光輸出，將其余信號光耦合至所述增益光纖以使所述增益光纖對該其余信號光再次放大。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述保偏濾波器包括殼體，以及設置于所述殼體內(nèi)的第一準直透鏡、起偏器、濾波片以及第二準直透鏡，所述起偏器以及濾波片設置于所述第一準直透鏡和第二準直透鏡之間，所述第一準直透鏡、起偏器、濾波片以及所述第二準直透鏡的光軸重合，所述第一準直透鏡與所述增益光纖耦合，所述第二準直透鏡與所述光環(huán)行器耦合，所述起偏器用于將進入所述保偏濾波器的信號光調(diào)整為預設偏振方向的信號光，所述濾波片用于將進入所述保偏濾波器的信號光調(diào)整為預設波長范圍的信號光。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，還包括波分復用器，，所述波分復用器、增益光纖、保偏濾波器、光環(huán)行器以及分束器之間均通過光纖耦合，所述可飽和吸收體與所述光環(huán)行器通過光纖耦合，所述泵浦源與所述波分復用器之間通過光纖耦合。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述波分復用器與所述增益光纖之間、所述增益光纖與所述保偏濾波器之間、所述保偏濾波器與所述光環(huán)行器之間以及所述光環(huán)行器與所述可飽和吸收體之間均通過保偏光纖耦合。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述分束器與所述波分復用器之間以及所述泵浦光源與所述波分復用器之間均通過保偏光纖或者單模光纖耦合。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述增益光纖為保偏光纖。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述增益光纖為摻鐿保偏光纖、摻鉺保偏光纖、摻銩保偏光纖中的一種。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述光環(huán)行器與所述分束器之間包括第一光纖以及第二光纖，所述第一光纖的一端與所述光環(huán)行器耦合，所述第一光纖的另一端與所述第二光纖耦合，所述第二光纖遠離所述第一光纖的一端與所述分束器耦合，所述第一光纖為保偏光纖或者單模光纖，所述第二光纖為單模光纖。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述泵浦源為激光二極管。

優(yōu)選的，上述鎖模光纖激光器中，所述可飽和吸收體包括半導體可飽和吸收體、單壁碳納米管可飽和吸收體、石墨烯可飽和吸收體、或者氧化石墨烯可飽和吸收體。

本發(fā)明實現(xiàn)的有益效果：本發(fā)明實施例提供的鎖模光纖激光器，依次耦合的波分復用器、增益光纖、保偏濾波器、光環(huán)行器以及分束器形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的諧振腔。與波分復用器耦合的泵浦源提供泵浦光，泵浦光進入增益光纖轉(zhuǎn)換成信號光，并且，增益光纖將進入其中的信號光放大，信號光進入保偏濾波器后，生成預設偏振方向以及預設波長范圍的信號光，可飽和吸收體對信號光鎖模，最后，分束器將一定比例的信號光輸出，將剩余信號光耦合至增益光纖再次放大。該鎖模光纖激光器的保偏濾波器為快軸截止，使得信號激光偏振態(tài)固定，不會因外部因素而發(fā)生改變，并且諧振腔中沒有溫度敏感型器件，不會因溫度的變化是的鎖模脈沖狀態(tài)改變，很好的保持了鎖模狀態(tài)。該鎖模光纖激光器對外部環(huán)境具有良好的抵抗力，在實現(xiàn)免維護功能的情況下，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的鎖模光纖激光器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的保偏濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標記匯總?cè)缦拢?/p>

鎖模光纖激光器100，增益光纖110，保偏濾波器120，光環(huán)行器130，分束器140，可飽和吸收體150，泵浦源160，波分復用器170，保偏濾波器120的殼體121，第一準直透鏡122，濾波片123，起偏器124，第二準直透鏡125，第一光纖131，第二光纖141，分束器140的激光輸出端142。

具體實施方式

鎖模光纖激光器是一種重要的超短脈沖激光輸出裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中的鎖模光纖激光器的免維護功能可靠性差且結(jié)構(gòu)復雜。

鑒于上述情況，發(fā)明人經(jīng)過長期的研究和大量的實踐，提供了一種鎖模光纖激光器以改善現(xiàn)有問題。該鎖模光纖激光器能有效應對外界應力變化，結(jié)構(gòu)簡單。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種鎖模光纖激光器100。請參見圖1，該鎖模光纖激光器100包括：依次耦合的波分復用器170、增益光纖110、保偏濾波器120、光環(huán)行器130以及分束器140，并且，所述分束器140遠離所述光環(huán)行器130的一端與所述波分復用器170遠離所述增益光纖110的一端耦合。則波分復用器170、增益光纖110、保偏濾波器120、光環(huán)行器130以及分束器140形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。

并且，還包括泵浦源160以及可飽和吸收體150，該泵浦源160與波分復用器170耦合，泵浦源160輸出泵浦光到波分復用器170。

具體的，請參見圖1，所述波分復用器170設置于所述分束器140與所述增益光纖110之間，包括第一信號端、第二信號端以及合束端。所述第一信號端與所述分束器140遠離所述光環(huán)行器130的一端耦合，所述第二信號端與所述泵浦源160耦合，所述合束端與所述增益光纖110耦合，從第一信號端以及第二信號端進入的光合束后從合束端輸出。

該可飽和吸收體150與所述光環(huán)行器130耦合，由保偏濾波器120輸出的光進入到光環(huán)行器130，經(jīng)光環(huán)行器130進入可飽和吸收體150。

具體的，請參見圖1，泵浦源160用于產(chǎn)生泵浦光，其產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)波分復用器170進入增益光纖110，經(jīng)所述增益光纖110生成信號光，需要說明的是，增益光纖110生成信號光指的是增益光纖110在泵浦光的激勵下，自發(fā)輻射產(chǎn)生的用于輸出脈沖激光的光。并且，在本實施例中，泵浦源160可以是激光二極管，當然，也可以是其他可以用于激發(fā)增益光纖110的光源。

經(jīng)所述增益光纖110生成的信號光進入所述保偏濾波器120，保偏濾波器120對進入其中的信號光進行保偏和濾波。該保偏濾波器為快軸截止保偏濾波器，僅允許預設偏振方向的線偏振態(tài)信號光通過，其他偏振態(tài)被截止；濾波在于，使進入其中的信號光中的預設波段可以通過，其他波段的信號光被截止，并且可以將殘余的泵浦光濾除。從而實現(xiàn)激光偏振態(tài)控制、鎖模脈沖中心波長選擇以及殘余泵浦光的濾除，以生成預設偏振方向以及預設波長范圍的信號光。當然，可以理解的，在本實施例中，該預設偏振方向以及預設波長范圍都不作為限制，由用戶根據(jù)實際需要選擇。

保偏濾波器120處理后的信號光進入所述光環(huán)行器130，請參見圖1，由于信號光從光環(huán)形器的任一端口輸入時，都能按一定順序從下一端口以很小的損耗輸出，則由所述保偏濾波器120進入光環(huán)行器130的信號光經(jīng)光環(huán)形器進入所述可飽和吸收體150。

可飽和吸收體150主要用于對激光縱模進行鎖定，以得到脈沖激光。則可飽和吸收體150對由所述光環(huán)行器130進入的信號光鎖模，并將鎖模后的信號光反射，以使鎖模后的信號光返回光環(huán)形器。在本實施例中，該可飽和吸收體150可以包括半導體可飽和吸收體150、單壁碳納米管可飽和吸收體150、石墨烯可飽和吸收體150、或者氧化石墨烯可飽和吸收體150中的一種。

請參見圖1，由于光環(huán)行器130與分束器140耦合的端口為該光環(huán)行器130與可飽和吸收體150耦合的端口的下一個端口，則該光環(huán)行器130控制所述可飽和吸收體150返回的信號光進入所述分束器140。

如圖1所示，所述分束器140能將進入所述分束器140的信號光中一定功率比例的信號光從激光輸出端142輸出，將剩余信號光經(jīng)波分復用器170耦合至所述增益光纖110，使沒有輸出的信號光在該鎖模光纖激光器100的激光諧振腔內(nèi)繼續(xù)振蕩。并且，泵浦源160提供的泵浦光與分束器140中沒有輸出的信號光共同經(jīng)波分復用器170耦合至增益光纖110。本實施例中的波分復用器170、增益光纖110、保偏濾波器120、光環(huán)行器130、可飽和吸收體150以及分束器140形成激光諧振腔。

波分復用器170中的信號光進入增益光纖110后，增益光纖110將進入其中的信號光放大，經(jīng)增益光纖110放大的信號光再次進入保偏濾波器120。

在本實施例中，該分束器140的輸出比例表示輸出的激光量，如，其輸出比例若為10％，則進入其中的信號光中10％的光能量輸出，90％的光能量繼續(xù)耦合到增益光纖110中進行放大；其輸出比例若為20％，則進入其中的信號光中20％的光能量輸出，80％的光能量繼續(xù)耦合到增益光纖110中進行放大。

上述過程即為信號光在鎖模激光纖激光器的諧振腔內(nèi)完成一次振蕩的過程，經(jīng)過多次振蕩后，即可輸出穩(wěn)定的脈沖激光。

總的來說，該鎖模光纖激光器100的工作過程為，泵浦源160產(chǎn)生泵浦光，在泵浦光的激勵下增益光纖110產(chǎn)生信號光，信號光經(jīng)保偏濾波器120保偏和濾波后經(jīng)光環(huán)行器130進入可飽和吸收體150，可飽和吸收體150對進入其中的信號光進行鎖模后再經(jīng)光環(huán)行器130進入分束器140，分束器140將一定比例的信號光輸出，將其余的信號光再次耦合至增益光纖110進行放大，增益光纖110將放大的信號光再次耦合至保偏濾波器120。

進一步的，如圖2所示，在本發(fā)明實施例提供的鎖模光纖激光器100中，所述保偏濾波器120包括殼體121，以及設置于所述殼體121內(nèi)的第一準直透鏡122、起偏器124、濾波片123以及第二準直透鏡125，所述起偏器124以及濾波片123設置于所述第一準直透鏡122和第二準直透鏡125之間，所述第一準直透鏡122、起偏器124、濾波片123以及所述第二準直透鏡125的光軸重合。

其中，所述第一準直透鏡122與所述增益光纖110耦合，所述第二準直透鏡125與所述光環(huán)行器130耦合。所述濾波片123的中心波長與該鎖模光纖激光器100的需要輸出的脈沖激光的波長一致。所述起偏器124用于將進入所述保偏濾波器120的信號光調(diào)整為預設偏振方向的信號光，所述濾波片123用于將進入所述保偏濾波器120的信號光調(diào)整為預設波長范圍的信號光。

具體的，由于增益光纖110輸出至保偏濾波器120的光除了增益光纖110在泵浦光激勵下產(chǎn)生的具有較寬光譜的信號光外，還包括殘余的泵浦光。也就是說，增益光纖110中輸出的光進入保偏濾波器120的殼體121內(nèi)部，經(jīng)過第一準直透鏡122準直后平行入射至濾波片123，濾波片123對殘余泵浦光進行濾除并對信號光進行中心波長選擇后，透過濾波片123的信號光入射至起偏器124，預設偏振方向的線偏振態(tài)光通過起偏器124，其它偏振態(tài)被截止。例如，起偏器124可以采用快軸截止起偏器124。透過起偏器124的信號光平行入射至第二準直透鏡125，經(jīng)第二準直透鏡125聚焦后再進入光環(huán)行器130。

可以理解的，在本實施例中，所述波分復用器、增益光纖、保偏濾波器、光環(huán)行器以及分束器之間均可以通過光纖耦合，所述可飽和吸收體與所述光環(huán)行器也可通過光纖耦合，所述泵浦源與所述波分復用器之間通過光纖耦合。當然，各個器件之間進行耦合的光纖可以是各個器件的尾纖。

進一步的，在本實施例中，增益光纖110為保偏光纖，以傳輸線偏振方向的偏振光，使產(chǎn)生的偏振光的偏振方向不變。

進一步的，本實施提供的增益光纖110可以為摻鐿保偏光纖、摻鉺保偏光纖、摻銩保偏光纖中等，這些增益光纖110在泵浦光的激勵下發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，進而自發(fā)輻射產(chǎn)生信號光，例如，當增益光纖110為摻鐿光纖時，通過975nm的泵浦光可以實現(xiàn)1064nm波段超短激光脈沖輸出，當增益光纖為摻銩光纖時，通過793nm的泵浦光可以實現(xiàn)2000nm波段超短激光脈沖輸出，通過1560nm的泵浦光可以實現(xiàn)2000nm波段超短激光脈沖輸出。當增益光纖110為摻鉺光纖時，通過975nm的泵浦光可以實現(xiàn)1560nm波段超短激光脈沖輸出。

可以理解的，在本實施例中，各元件之間的耦合可以通過光纖實現(xiàn)。并且，圖1中增益光纖110兩邊的x型圖形表示增益光纖與其他光纖的連接處。

優(yōu)選的，本實施例提供的鎖模光纖激光器100中，所述波分復用器170與所述增益光纖110之間、所述增益光纖110與所述保偏濾波器120之間、所述保偏濾波器120與所述光環(huán)行器130之間以及所述光環(huán)行器130與所述可飽和吸收體150之間均通過保偏光纖耦合，以傳輸預設偏振方向的偏振光，使在其中傳輸?shù)钠窆獾钠穹较虿蛔儭?/p>

進一步的，在本實施例中，所述分束器140與所述波分復用器170之間以及所述泵浦光源與所述波分復用器170之間均通過保偏光纖或者單模光纖耦合。

進一步的，如圖1所示，本實施例提供的鎖模光纖激光器100中，光環(huán)行器130與分束器140之間包括第一光纖131以及第二光纖141，所述第一光纖131的一端與所述光環(huán)行器130耦合，所述第一光纖131的另一端與所述第二光纖141耦合，所述第二光纖141遠離所述第一光纖131的一端與所述分束器140耦合，所述第一光纖131為保偏光纖或者單模光纖，第二光纖141為單模光纖。

本發(fā)明實施例提供的鎖模光纖激光器100，一方面，通過保偏濾波器120可以有效地抵御溫度、振動、應力等因素對鎖模光纖激光器100的影響，另一方面，利用分束器140代替壓力敏感元件，如光纖光柵，有效應對應力變化和損傷，因此，使得本鎖模光纖激光器100具有可靠的免維護功能。

綜上所述，本實施例提供的鎖模光纖激光器100對外部環(huán)境具有良好的抵抗力，從自身結(jié)構(gòu)出發(fā)，在實現(xiàn)免維護功能的情況下，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，上面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以上對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。