[发明专利]基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的单纵模窄线宽光纤激光器

说明书

本发明公开了基于双耦合光纤环和马赫‑曾德尔滤波器的单纵模窄线宽光纤激光器。包括：第一光隔离器(1)、980nm半导体激光器(2)、980/1500nm波分复用器(3)、具有凹陷包层结构的掺铒光纤(4)、光环形器(5)、未泵浦掺铒光纤(6)、光纤布拉格光栅(7)、基于双耦合光纤环和马赫‑曾德尔滤波器的无源谐振腔(8)、偏振分束器(9)、1×2光耦合器(10)、第二光隔离器(11)组成。其中(8)由第一2×2光耦合器(12)、第二2×2光耦合器(13)、第三2×2光耦合器(14)构组成。本发明中设计的基于双耦合光纤环和马赫‑曾德尔滤波器的无源谐振腔，形成了两个双耦合光纤环和马赫‑曾德尔滤波器，可以作为一种窄带选模器件来抑制谐振腔内的多模振荡，并结合未泵浦的掺铒光纤作为饱和吸收体，其超窄带滤波效果可以使得环形腔实现稳定的单频激光输出。本发明中的激光器具有窄线宽、低噪声、高信噪比、结构简单易于与光纤系统集成的优点，在精密激光测距、光纤通信、光学遥感等多个领域拥有巨大潜力。

技术领域

本发明涉及环形腔单频光纤激光器，具体为一种基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的单纵模窄线宽光纤激光器。

背景技术

光纤激光器由于其高输出激光质量，高功率转换效率，抽运阈值低，调谐范围宽，结构紧凑便于集成，具有极好的相干特性且易于与光纤通信系统兼容等优势，被认为是光通信系统中的优质光源。而窄线宽光纤激光器也由于其窄线宽和低噪声的优点，被广泛应用于光纤传感，光纤遥感和高精度光谱等领域。

用于单频窄线宽光纤激光器的腔型结构有线形腔、行波环形腔以及复合腔。长线形腔由于驻波效应在增益介质中形成空间烧孔而导致多纵模振荡，造成光频谱线宽展宽。行波环形谐振腔通过控制环形谐振腔内激光的单向传输，使得腔内振荡激光工作在行波状态，有效消除空间烧孔效应，抑制多纵模振荡。同时，更长的谐振腔长有利于获得更窄的激光线宽输出。另外，在谐振腔内插入高精细度滤波器或饱和吸收体等光学器件，可以获得稳定的单纵模窄线宽激光输出。

发明内容

本发明的目的在于利用行波环形腔，通过设计三个耦合器的相关参数及连接方式，构成了两个双耦合光纤环滤波器和马赫-曾德尔滤波器相结合的新型高精细度滤波结构，并结合饱和吸收体的模式滤波效应，进一步优化环形腔激光器的性能，实现稳定的单纵模窄线宽激光输出。

本发明的目的通过以下技术方案实现：基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的单纵模窄线宽光纤激光器，其特征在于所述光纤激光器由第一光隔离器、半导体激光器、波分复用器、具有凹陷包层结构的掺铒光纤、光环形器、未泵浦掺铒光纤、光纤布拉格光栅、基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的无源谐振腔、偏振分束器、1×2光耦合器、第二光隔离器通过光纤熔接搭建。

其连接方式为：980nm半导体激光器作为环形腔单纵模窄线宽光纤激光器的泵浦源，其输出端与波分复用器的980nm端口进行熔接，波分复用器的输出端口与一段具有凹陷包层结构的掺铒光纤进行熔接，具有凹陷包层结构的掺铒光纤的另一端与光环形器的1端口进行熔接，光环形器的2端口与一段未泵浦的掺铒光纤进行熔接，未泵浦的掺铒光纤的另一端与光纤布拉格光栅进行熔接，光环形器的3端口与基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的无源谐振腔的输入端即端口4进行熔接，基于双耦合光纤环和马赫-曾德尔滤波器的无源谐振腔的输出端即端口11与偏振分束器的输入端进行熔接，偏振分束器的输出端与1×2光耦合器的输入端熔接，1×2光耦合器的一个输出端与第一光隔离器的输入端熔接，第一光隔离器的输出端与波分复用器的1500nm端口进行熔接，1×2光耦合器的另一个输出端与第二光隔离器的输入端熔接，第二光隔离器的输出端作为激光器的总输出端。