[发明专利]双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器

说明书

技术领域

本发明属于光纤光源技术及光纤非线性技术领域，特别涉及了一种基于高非线性光纤的双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器以及实现傅立叶域锁模激光输出的方法。

背景技术

光纤的发明，带来了通信领域的革命性变化，同时也为人们提供了新型的激光光源。包括光纤激光器在内的光纤光源已经得到了人们广泛的关注，光纤光源已经在激光加工、传感检测、照明、医疗及科学研究等领域发挥了重要的作用。光纤激光器是最为重要的光纤光源，具有效率高、光束质量好、可靠性高、结构紧凑和散热性好等优点，在光纤传感、光纤通信、激光空间远距离通信、光信息处理、超快光学、非线性光学、激光制导、军事国防安全、工业加工、医疗器械仪器设备、大型基础设施建设等领域都有着重要的应用。光纤光学参量振荡器是一种特殊的光纤激光器，它基于光纤非线性效应获得增益，具有输出波长范围广、任意中心波长等独特优点。

目前已有报告的光纤光学参量振荡器主要包括：1)时域连续输出的光纤光学参量振荡器，主要优势在于工作波段有别于传统参杂光纤激光器或者实现多波长激光输出；2)时域脉冲输出的光纤光学参量振荡器，主要优势在于获得脉冲激光输出。目前还没有出现波长高速扫描的傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器，这种光纤光学参量振荡器在光学层析成像、光纤光栅传感等领域具有重要的应用价值。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种基于高非线性光纤的双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器以及实现傅立叶域锁模激光输出的方法。

实现本发明的设备包括两个半导体激光器、一个功率分比1∶1的光耦合器、一个相位调制器、一个高功率光放大器、两个光隔离器、一个波分复用器、一个偏振控制器、一段高非线性光纤、一段色散位移光纤、一个可调谐滤波器、一个功率分比为9∶1的光耦合器。两个半导体激光器各自的输出端分别和功率分比1∶1的光耦合器的两个输入端连接；功率分比1∶1的光耦合器的输出端和相位调制器的输入端连接；相位调制器的输出端和高功率光放大器的输入端连接；高功率光放大器的输出端和第一个隔离器的输入端连接；第一个隔离器的输出端和波分复用器的泵浦输入端连接；波分复用器的输出端和偏振控制器的输入端连接；偏振控制器的输出端和高非线性光纤的一端连接；高非线性光纤的另一端和第二个隔离器的输入端连接；第二个隔离器的输出端和色散位移光纤的一端连接；色散位移光纤的另外一端和可调谐滤波器的输入端连接；可调谐滤波器的输出端和功率分比为9∶1的光耦合器的输入端连接；功率分比为9∶1的光耦合器的大功率分比端和波分复用器的信号输入端连接，功率分比为9∶1的光耦合器的小功率分比端作为双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器的激光输出端口。

本发明的方法包括以下步骤：

(1)开启两个半导体激光器，设置输出功率为1～20mW。两个半导体激光器输出的泵浦种子光注入功率分比1∶1的光耦合器后从功率分比1∶1的光耦合器的同一输出端口输出；从功率分比为1∶1的光耦合器输出的泵浦种子光进入相位调制器的输入端。

(2)在相位调制器上加载3.5-Gb/s-(2^31-1)的伪随机码驱动信号。泵浦种子光经过相位调制器后线宽得到了扩展，因而抑制了其在高非线性光纤的布里渊效应。经过相位调制器的泵浦种子光进入高功率光放大器的输入端。

(3)开启高功率光放大器，使得经过高功率光放大器的泵浦种子光被放大，经过光功率放大器后的泵浦功率达到1W以上。经过高功率光放大器放大后的泵浦光经过第一个光隔离器后进入波分复用器的泵浦输入端。波分复用器、偏振控制器、高非线性光纤、第二个光隔离器、色散位移光纤、可调谐滤波器、功率分比为9∶1的光耦合器构成了双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器的环形谐振器。

(4)根据双泵浦傅立叶域锁模光纤光学参量振荡器的环形谐振器腔长L确定驱动可调谐滤波器的调制频率f

f＝c/nL        (1)

其中，L为波分复用器、偏振控制器、高非线性光纤、第二个光隔离器、色散位移光纤、可调谐滤波器、功率分比为9∶1的光耦合器连接形成环形谐振腔的总长度，n为光纤有效折射率，c为真空光速；