高重頻脈沖光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，是一種基于光纖光子器件與濾波器模塊的高重頻脈沖光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]高重頻脈沖光纖激光器因其在非線(xiàn)性光學(xué)、光頻梳、光通信等光學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用而備受關(guān)注。主動(dòng)鎖模激光器和被動(dòng)鎖模激光器都能夠獲得高重頻脈沖，但由于主動(dòng)鎖模激光器需要采用調(diào)制器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受限于電子帶寬，因此許多能夠產(chǎn)生高重頻脈沖的方法都是基于被動(dòng)鎖模激光器。而在被動(dòng)鎖模激光器中，產(chǎn)生高重頻脈沖的方法可以歸為三類(lèi):第一類(lèi)，通過(guò)縮短腔長(zhǎng)來(lái)提高脈沖重復(fù)率，即短腔法；第二類(lèi)，通過(guò)諧波鎖模產(chǎn)生高重頻脈沖；第三類(lèi)，利用四波混頻產(chǎn)生高重頻脈沖。通常，短腔法和諧波鎖模只能夠獲得數(shù)十GHz的高重頻脈沖。對(duì)于百GHz級(jí)別的高重頻脈沖的獲得，目前采用的是濾波誘導(dǎo)的四波混頻方法，在先技術(shù)之一，利用硅基微環(huán)諧振器接入光纖激光器中通過(guò)濾波誘導(dǎo)的四波混頻效應(yīng)獲得百GHz級(jí)別的高重頻脈沖，但是硅基微環(huán)諧振器的制作過(guò)程復(fù)雜且光纖耦合損耗大，不能實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)。在先技術(shù)之二，利用馬赫-曾德干涉儀誘導(dǎo)的四波混頻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高重頻脈沖，但激光器所需要的栗浦功率很高。所以，在探索全光纖、低栗浦的情況下產(chǎn)生高重頻脈沖這一方面有重要的實(shí)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)在百GHz級(jí)別高重頻脈沖獲取技術(shù)上的不足，提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能穩(wěn)定的高重頻脈沖光纖激光器用的模塊，并且提供了基于此模塊的環(huán)形腔光纖激光器和線(xiàn)性腔光纖激光器以實(shí)現(xiàn)高重頻脈沖激光輸出。
[0004]本發(fā)明獲得百GHz級(jí)別高重頻脈沖原理如下:二維光子功能材料具有很高的非線(xiàn)性折射率，將其沉積于本身具有一定非線(xiàn)性效應(yīng)的微納光纖上形成光纖光子器件時(shí)，可以顯著地提高非線(xiàn)性效應(yīng)，從而更好地滿(mǎn)足四波混頻發(fā)生的條件。四波混頻是一個(gè)自恰相位鎖定的參量過(guò)程，當(dāng)四波混頻發(fā)生時(shí)，在高非線(xiàn)性環(huán)境中，兩束栗浦光產(chǎn)生一束信號(hào)光和一束閑頻光，該信號(hào)光和閑頻光又作為栗浦光繼續(xù)產(chǎn)生信號(hào)光和閑頻光，如此形成一個(gè)級(jí)聯(lián)的過(guò)程，這些四波混頻產(chǎn)生的光具有內(nèi)在的相位鎖定關(guān)系，從而可以利用四波混頻實(shí)現(xiàn)鎖模。在諧振腔內(nèi)接入梳狀濾波器對(duì)激射光譜進(jìn)行選擇，使激光器能夠工作在有利于四波混頻鎖模的多波長(zhǎng)激射狀態(tài)。所以，通過(guò)濾波器的梳狀譜與二維光子功能材料的相互作用達(dá)到四波混頻條件，從而獲得了與自由光譜范圍相符的上百GHz級(jí)別的脈沖序列?；谏鲜鲈恚景l(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種高重頻脈沖光纖激光器用模塊，包括:以熔接方式連接的光纖光子器件與濾波器，所述光纖光子器件表面沉積有二維光子功能材料沉積層。
[0006]進(jìn)一步地，所述二維光子功能材料為石墨稀或者拓?fù)浣^緣體。
[0007]進(jìn)一步地，所述光纖光子器件由單模光纖通過(guò)熔融拉錐后形成腰錐直徑為5-20微米的微納光纖。
[0008]進(jìn)一步地，所述濾波器是梳狀濾波器，其濾波間隔為0.8-4nm。
[0009]一種高重頻脈沖光纖激光器用模塊的制備方法，包含以下步驟:
[0010](I)將單模光纖剝?nèi)ネ扛矊右院蟛捎萌廴诶F的方法將光纖拉錐成為微納光纖。
[0011](2)用溶解有二維光子功能材料的溶液在超聲作用后，通過(guò)光學(xué)沉積法將二維光子功能材料沉積到所述微納光纖表面，制備成光纖光子器件。
[0012](3)將濾波器和制備好的光纖光子器件通過(guò)熔融的方式熔接在一起制成高重頻脈沖光纖激光器用模塊。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，步驟(2)中所述的溶解有二維光子功能材料的溶液是濃度為0.05-0.25mg/ml的石墨烯/ 二甲基甲酰胺分散液或者濃度為0.018-0.lmg/ml拓?fù)浣^緣體/丙酮溶液。
[0014]—種基于高重頻脈沖光纖激光器用模塊的脈沖激光器，包括:栗浦源和諧振腔，其中，諧振腔內(nèi)設(shè)置有所述高重頻脈沖光纖激光器用模塊。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述諧振腔為環(huán)形腔，用光纖首尾依次連接波分復(fù)用器、增益光纖、偏振無(wú)關(guān)隔離器、偏振控制器、高重頻脈沖光纖激光器用模塊以及耦合器形成環(huán)形腔；栗浦源通過(guò)光纖與所述波分復(fù)用器的另一輸入端口相連；耦合器的另一輸出端口作為激光器的輸出端口。
[0016]作為另一種優(yōu)選方案，所述諧振腔為線(xiàn)性腔，用光纖依次連接第一耦合器、波分復(fù)用器、增益光纖、偏振控制器、高重頻脈沖光纖激光器用模塊和第二耦合器；栗浦源通過(guò)光纖與所述波分復(fù)用器的另一端口相連；其中，第一親合器為2*2的50:50的親合器，將其中一端的兩個(gè)端口用光纖連接，形成反射鏡功能；第二耦合器為2*2的40:60的耦合器，將其中一端的兩個(gè)端口用光纖連接，形成反射鏡功能，另一 40%端口作為輸出端口。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]這是一種全光纖結(jié)構(gòu)的百GHz級(jí)別高重復(fù)頻率光纖激光器，激光器所有器件的連接均采用熔接的方式，大幅度降低了連接損耗，降低了對(duì)栗浦功率的要求；用來(lái)產(chǎn)生四波混頻的高重頻脈沖光纖激光器用模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基于該模塊的激光器所獲得的高重頻脈沖具有很好的穩(wěn)定性；整個(gè)激光器的制備過(guò)程沒(méi)有繁復(fù)的制作工藝，成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)沉積法沉積裝置圖；
[0020]圖2、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微納光纖沉積石墨烯示意圖；
[0021]圖3、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高重頻脈沖光纖激光器用模塊示意圖；
[0022]圖4、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于高重頻脈沖光纖激光器用模塊的環(huán)形腔光纖脈沖激光器原理圖；
[0023]圖5、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于高重頻脈沖光纖激光器用模塊的線(xiàn)性腔光纖脈沖激光器原理圖；
[0024]圖6、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于石墨烯與環(huán)形腔方案激光器輸出激光的光譜圖；
[0025]圖7、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于石墨烯與環(huán)形腔方案激光器輸出激光的自相關(guān)序列圖；
[0026]圖8、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于拓?fù)浣^緣體與環(huán)形腔方案激光器輸出激光的光譜圖；
[0027]圖9、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于拓?fù)浣^緣體與環(huán)形腔方案激光器輸出激光的自相關(guān)序列圖；
[0028]圖10、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于石墨烯與線(xiàn)性腔方案激光器輸出激光的光譜圖；
[0029]圖11、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于石墨烯與線(xiàn)性腔方案激光器輸出激光的自相關(guān)序列圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]具體實(shí)施例1:
[0031]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的高重頻脈沖光纖激光器用模塊的制備方法做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0032](I)將普通單模光纖剝?nèi)ネ扛矊雍?，在酒精燈的作用下采用熔融拉錐的方法將光纖拉錐成為直徑為5-20 μ m的微納光纖；
[0033](2)將拉錐好的微納光纖的輸入端通過(guò)法