一种基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体为一种基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器。

背景技术

光纤激光器由于其特殊的光波导结构，与传统的固体和气体激光器相比，具有光束质量高、体积小、转换效率高、散热效果好等优点。随着光纤制造技术和激光技术的迅速发展，光纤激光器的性能得到显著提升，在近红外波段(1-2μm)，光纤激光器已被广泛用于光通信、生物医疗、激光雷达等领域。

其中，1.5μm波段的锁模光纤激光器在光通信、生物医疗和激光雷达领域具有广泛应用。在一些具体的应用场景，对锁模光纤激光器提出了更高的要求，比如窄线宽、低噪声等，目前主要有两种方法实现：一种是基于线性腔的分布布拉格反射式结构和分布反馈式结构；另一种是基于环形腔结合滤波器件的结构。对于环形腔结构，要实现稳定的窄线宽、低噪声的锁模脉冲，仍需进一步改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器，解决了背景技术中提到的问题。

一种基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器，具体技术方案如下：

所述激光器包括激光二极管泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、偏振相关隔离器、单模光纤、偏振控制器一、光纤环形器、偏振控制器二、光纤布拉格光栅和输出耦合器。

其中，优选的是，所述波分复用器的反射端、掺铒光纤、偏振相关隔离器、单模光纤、偏振控制器一、光纤环形器的①端依次连接，光纤环形器的②端、偏振控制器二、光纤布拉格光栅依次连接，光纤环形器的③端与输出耦合器的输入端相连，输出耦合器的90％输出端与波分复用器的1550nm透射端相连，构成所述光纤激光器的环形谐振腔。所述激光二极管泵浦源的泵浦激光由波分复用器的980nm输入端耦合进入环形谐振腔，激光器的输出由输出耦合器的10％输出端进行输出。

优选的是，所述激光二极管泵浦源的中心波长为980nm。

优选的是，所述波分复用器包括980nm输入端和1550nm透射端。

优选的是，所述光纤环形器为三端口光纤环形器，其①端与偏振控制器一相连，②端与偏振控制器二、光纤布拉格光栅连接，③端与输出耦合器相连。

优选的是，所述光纤布拉格光栅中心波长为1550nm，反射率为99％，3dB带宽为1.31nm。

优选的是，所述所述输出耦合器包括10％输出端和90％输出端，工作波长为1550nm。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明激光器采用环形腔结构，使用光纤布拉格光栅作为滤波器，可实现光频范围较窄的锁模激光输出，并具有长期稳定性。该激光器具有全光纤结构，使用光纤环形器将光纤布拉格光栅接入腔内，结构简单、散热性能好。所输出的1550nm激光可广泛应用于光通讯、生物医疗、激光雷达等领域。

附图说明

图1为本发明基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器的结构示意图；

图2为本发明激光器的锁模脉冲的输出光谱图；

图3为本发明激光器的锁模脉冲的脉冲轨迹图。

图中：1、激光二极管泵浦源；2、波分复用器；3、掺铒光纤；4、偏振相关隔离器；5、单模光纤；6、偏振控制器一；7、光纤环形器；8、偏振控制器二；9、光纤布拉格光栅；10、输出耦合器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，一种基于光纤光栅和光纤环形器的掺铒锁模光纤激光器，方案如下：

所述激光器包括激光二极管泵浦源1、波分复用器2、掺铒光纤3、偏振相关隔离器4、单模光纤5、偏振控制器一6、光纤环形器7、偏振控制器二8、光纤布拉格光栅9和输出耦合器10。

所述波分复用器2的反射端、掺铒光纤3、偏振相关隔离器4、单模光纤5、偏振控制器一6、光纤环形器7的①端依次连接，光纤环形器7的②端、偏振控制器二8、光纤布拉格光栅9依次连接，光纤环形器7的③端与输出耦合器10的输入端相连，输出耦合器10的90％输出端与波分复用器2的1550nm透射端相连，构成所述光纤激光器的环形谐振腔。所述激光二极管泵浦源1的泵浦激光由波分复用器2的980nm输入端耦合进入环形谐振腔，激光器的输出由输出耦合器10的10％输出端进行输出。

所述激光二极管泵浦源1的中心波长为980nm，用以泵浦掺铒光纤3；所述波分复用器2包括980nm输入端和1550nm透射端，将泵浦激光耦合入环形腔；所述掺铒光纤3为激光增益介质；所述偏振相关隔离器4使光在环形腔内单向传输；所述单模光纤5用以调整腔长，改变腔内色散和损耗，使激光器获得稳定的锁模操作；所述偏振控制器一6和偏振控制器二8用以调整腔内激光的偏振态；所述光纤环形器7使激光在单根光纤上双向传输；所述光纤布拉格光栅9作为滤波器，将1550nm附近波长的激光反射回腔内，其他波长的激光可透过光栅传输至腔外；所述输出耦合器10将一部分1550nm激光输出至腔外。

图2、图3分别为本发明激光器的锁模脉冲的光谱图和脉冲序列图，可以看出，由于光纤布拉格光栅的滤波作用，激光器形成了光频范围较窄的锁模激光脉冲。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。