一种波长间隔连续可调的多波长掺铒光纤激光器的制造方法
【专利摘要】一种波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器，由高双折射光子晶体光纤a、偏振控制器a、高双折射光子晶体光纤b、标准单模光纤、耦合器、波分复用器、掺饵光纤、偏振控制器b、偏振相关隔离器和偏振控制器c组成并通过光纤连接构成回路，耦合器的输出比例为90%:10%，其中90%端口通过光纤与波分复用器连接输入到回路中，10%从端口输出，波分复用器外接泵浦；所述高双折射光子晶体光纤中填充液体，偏振控制器的旋转角度可调。本发明的优点是：该光纤激光器结构简单且易于制作，输出的多波长激光稳定、灵活度高，通过调节光子晶体光纤中填充液体的温度和调节偏振控制器的旋转角度实现输出多波长激光的波长间隔连续可调。
【专利说明】-种波长间隔连续可调的多波长掺铒光纤激光器
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤激光器【技术领域】，特别是一种波长间隔连续可调的多波长掺铒 光纤激光器。
【背景技术】
[0002] 多波长掺铒光纤激光器通过受激辐射的方式实现对入射光信号的放大，其核心是 当掺铒光纤受到泵浦时，发生粒子数反转从而得光增益。该增益不仅与入射光信号的频率 有关，且与放大器内任意一点的局部光强也有关，该频率与光强以及增益的关系根据光纤 中掺杂介质的不同而变化。此种激光器拥有线宽窄、输出波长稳定、低密度和相位噪声小等 优点，这些优势使其成为光学实时延迟网络处理中的热点技术而倍受国际关注。近年来研 究学者对其进行深入研究，已获得许多实验成果。而光子晶体光纤（PCF)具有优异的调谐 特性，在超短脉冲、光纤传感、光纤激光器及滤波器等领域都有着重要的应用，将其引入激 光器结构中，必将极大的改善激光器的系统特性。
[0003] 多波长掺馆光纤激光器与其它激光器相比，具有体积小，稳定性高，与光纤传输网 络的兼容性好，制作工艺经济简单等优点。
[0004] 多波长掺饵光纤激光器输出波长的波长间隔可调谐性至关重要，也是此领域中的 研究热点，但是目前的研究结果存在调谐范围小、不能连续可调的问题。常见的方法是使用 光谱整形器，但是此法所需的实验设备成本较高，普及性低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有多波长光纤激光器中存在的输出多波长间的波长间隔 可调谐性小及不能连续可调的问题，提供了一种结构简单且易于制作的波长间隔连续可调 的多波长掺铒光纤激光器，该激光器结构是基于非线性偏振旋转效应的，通过对环形腔中 两段双折射率对温度敏感的PCF进行液体填充然后改变温度并通过调节其间偏振控制器 的旋转角度，可以使该结构的有效双折射率可调，从而实现输出多波长激光的波长间隔连 续可调谐。
[0006] 本发明的技术方案： 一种波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器，由高双折射光子晶体光纤a、偏振 控制器c、高双折射光子晶体光纤b、标准单模光纤、耦合器、泵浦、波分复用器、掺饵光纤、 偏振控制器b、偏振相关隔离器和偏振控制器a组成并通过光纤连接构成回路，耦合器的输 出比例为90%: 10%，其中90%端口通过光纤与波分复用器连接输入到回路中，10%从端口输 出，波分复用器外接泵浦；所述高双折射光子晶体光纤a、b中填充液体，偏振控制器a、b、c 的旋转角度可调。
[0007] 所述光子晶体光纤a、b中的填充液体为Cargille实验室制备的型号为Cat. 19340 的折射率匹配液，该液体在室温下的折射率为1. 5143,温度系数为-0. 0003931^1 ;进行选 择性填充液体时，首先在电子显微镜下用石蜡将光纤端面的空气孔堵住，再用针管将空气 孔打通，然后将这一光纤端面放入需要填充的液体中，从光纤的另一端面抽取空气孔中的 空气，使液体进入空气孔中完成填充；填充液体的温度调节范围为20-80°C。
[0008] 所述高双折射光子晶体光纤a的长度为6m ;高双折射光子晶体光纤b的长度为 10m ;掺馆光纤的长度为11m，掺杂浓度为400ppm。
[0009] -种所述波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器的应用，通过调节光子晶体 光纤a、b中填充液体的温度和调节偏振控制器c的旋转角度实现输出多波长激光的波长间 隔连续可调。
[0010] 所述通过调节偏振控制器c的旋转角度调节光子晶体光纤有效双折射率的方式 包括实现L1、L2、L1+L2与L1-L2共4种光子晶体光纤的有效长度，其中L1为高双折射光子 晶体光纤a的长度，L2为高双折射光子晶体光纤b的长度。
[0011] 本发明的工作机理： 该多波长掺饵光纤激光器中，所用的泵浦用来供能，掺饵光纤作为增益介质，高双折射 光子晶体光纤a、b用来改变谐振腔内的双折射强度，标准单模光纤用来增加非线性效应， 偏振相关隔离器结合偏振控制器a、b用来保证光在回路内的单向运转并改变腔内的偏振 态，最后激光经耦合器的10%端口输出，经90%端口输入到腔中继续振荡。
[0012] 该多波长掺饵光纤激光器中，从偏振相关隔离器出来的线偏振光经过偏振控制器 a后变为椭圆偏振光，椭圆偏振光分解为强度不等的左右圆偏振光的叠加，强度不等的左右 圆偏振光在普通单模光纤中由于其具有的克尔效应会产生不相同的非线性相移，从而由左 右圆偏振光合成的偏正态在单模光纤中会沿着传播方向而旋转，并且其旋转角度和光强有 关。光在回路内循环时，会受到偏振控制器a旋转角度的调节从而改变进入偏振相关隔离 器的光强，此结构可以有效的克服室温下模式竞争在均匀加宽介质中的作用，实现稳定的 多波长激光输出。
[0013] 通过对光子晶体光纤a、b进行液体填充然后改变温度可以得到其双折射率在 &叫到"2范围内可调，多波长激光器产生多波长激光的波长间隔为
【权利要求】
1. 一种波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器，其特征在于：由高双折射光子晶 体光纤a、偏振控制器c、高双折射光子晶体光纤b、标准单模光纤、耦合器、泵浦、波分复用 器、掺饵光纤、偏振控制器b、偏振相关隔离器和偏振控制器a组成并通过光纤连接构成回 路，耦合器的输出比例为90%: 10%，其中90%端口通过光纤与波分复用器连接输入到回路 中，10%从端口输出，波分复用器外接泵浦；所述高双折射光子晶体光纤a、b中填充液体， 偏振控制器a、b、c的旋转角度可调。
2. 根据权利要求1所述波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器，其特征在于：所 述光子晶体光纤a、b中的填充液体为Cargille实验室制备的型号为Cat. 19340的折射率 匹配液，该液体在室温下的折射率为1. 5143,温度系数为-0. 0003931^1 ;进行选择性填充 液体时，首先在电子显微镜下用石蜡将光纤端面的空气孔堵住，再用针管将空气孔打通，然 后将这一光纤端面放入需要填充的液体中，从光纤的另一端面抽取空气孔中的空气，使液 体进入空气孔中完成填充；填充液体的温度调节范围为20-80°C。
3. 根据权利要求1所述波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器，其特征在于：所 述高双折射光子晶体光纤a的长度为6m ;高双折射光子晶体光纤b的长度为10m ;掺饵光纤 的长度为11m，掺杂浓度为400ppm。
4. 一种如权利要求1所述波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器的应用，其特征 在于：通过调节光子晶体光纤a、b中填充液体的温度和调节偏振控制器c的旋转角度实现 输出多波长激光的波长间隔连续可调。
5. 根据权利要求4所述波长间隔连续可调的多波长掺饵光纤激光器的应用，其特征在 于：所述通过调节偏振控制器c的旋转角度调节光子晶体光纤的有效长度的方式包括实现 L1、L2、L1+L2与L1-L2共4种光子晶体光纤的有效长度，其中L1为高双折射光子晶体光纤 a的长度，L2为高双折射光子晶体光纤b的长度。
【文档编号】H01S3/067GK104283096SQ201410557673
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】曹晔, 陈磊, 童峥嵘 申请人:天津理工大学