[发明专利]一种基于损耗控制的波长可调谐被动锁模光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于损耗控制的波长可调谐被动锁模光纤激光器，涉及光纤激光器领域。所述光纤激光器采用环形腔结构，光回路中沿顺时针方向依次包括半导体泵浦源、波分复用器、掺铒光纤、偏振无关隔离器、光衰减器、光纤可饱和吸收体器件、偏振控制器、输出耦合器。通过改变光衰减器自身的插入损耗，从而改变锁模激光器环形腔内光的总损耗，使腔内不同波长的光的传输损耗不同，最终实现激光器输出不同波长的脉冲激光，即实现波长可调谐的锁模输出。本激光器调谐装置简单，调谐范围宽，且具有良好的稳定性。

技术领域

本发明专利涉及光纤激光器领域，具体涉及一种基于损耗控制的波长可调谐被动锁模光纤激光器。

背景技术

超短脉冲被动锁模光纤激光器由于具有窄脉冲宽度、高峰值功率、宽频谱宽度等优点，在基础科学研究、微纳材料加工、国防、生物、医疗等领域具有广泛的应用。其中，具有波长可调谐特性的被动锁模激光器输出波长灵活可控，输出光脉冲参数稳定且一致性好，可以实现一机多用，且能够在波分复用、光信号处理、光传感和精密光谱等领域发挥更大作用。

为了获得锁模激光器的波长调谐输出，人们已经提出了若干方法，包括在锁模光纤激光器中引入带通滤波器、干涉滤波器、自频移、腔内双折射调节等可调谐滤波器。但是，这些方法结构复杂，成本较高，稳定性低。

通常，激光器波长调谐范围受增益光纤损耗与增益带宽的限制。因此，对于常见的增益光纤，受相关参数限制，很难实现较宽的调谐范围。相关研究发现，谐振腔内的插入损耗大小可以显著影响激光器最终的增益和损耗分布。精确控制附加腔内损耗是改变光纤腔内集居数反转密度和实现宽带波长可调谐输出最简单有效的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、成本较低，稳定性较好的基于损耗控制的波长可调谐被动锁模光纤激光器。

本发明的关键是精确控制锁模光纤激光器谐振腔内的总体损耗，从而实现锁模波长的调谐。其调谐原理可以解释如下：在激光谐振腔中，腔损耗低，增益光纤相对较长，保证了低的粒子数反转阈值，从而获得了低的增益阈值。由于一般增益光纤中短波增益高于长波增益，只要通过增加腔内损耗，激光输出波长将向短波段移动，以适应增益值的变化，反之，降低腔内损耗，就可以使激光输出波长向长波段移动。因此，只要改变谐振腔内光的损耗，就可以实现激光器输出光谱中心波长的调谐。

本发明所述光纤激光器采用环形腔结构，光回路中沿顺时针方向依次包括半导体泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、光衰减器、光纤可饱和吸收体器件、偏振控制器、输出耦合器。通过改变光衰减器自身的插入损耗，从而改变锁模激光器环形腔内光的总损耗，使腔内不同波长的光的传输损耗不同，最终实现激光器输出不同波长的脉冲激光，即实现波长可调谐的锁模输出。

所述半导体泵浦源以及波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、光衰减器、光纤可饱和吸收体器件、偏振控制器、输出耦合器采用光纤熔接机的自动熔接。

所述半导体泵浦源的输出波长为976nm或者1480nm。

所述波分复用器反射端口、偏振无关隔离器、输出耦合器的工作波长在1520nm至1620nm波段。

所述增益光纤为高增益的掺铒光纤。

所述渐变折射率多模光纤可饱和吸收体器件是由一段渐变折射率多模光纤一端熔接无芯光纤之后，两端再分别熔接普通单模光纤构成，其用于锁模的维持与启动，激光在通过渐变折射率光纤的过程中被窄化，从而启动并稳定飞秒脉冲。

作为优选方案，所述渐变折射率多模光纤，其长度范围设置在7cm至30cm之间。

作为优选方案，所述无芯光纤，其长度范围设置在50µm至500µm之间。

与现有技术相比，本发明的基于损耗控制的波长可调谐被动锁模光纤激光器，带来的有益效果如下。