[发明专利]一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器及其制备方法，属于光纤激光器技术领域，一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器，包括泵浦激光器、波分复用器、光纤布拉格光栅、光耦合器三个偏振控制器以及悬心光纤单元，所述泵浦激光器与波分复用器的泵浦端连接，所述波分复用器的信号端通过第一偏振控制器连接光纤布拉格光栅，所述的窄线宽激光器采用二维纳米材料Ti₂C与悬芯光纤结合，利用了Ti₂C分散液的可饱和吸收体特性，使得悬芯光纤单元可以看作一种窄带宽的滤波器。有效抑制或者消除外部环境的影响，保证了激光输出参数的稳定性。该窄线宽激光器具有极高的相干性，稳定性好，结构简单，为窄线宽激光器先进光子器件的发展提供了新途径。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，具体是一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器及其制备方法。

背景技术

MXene是一种具有优良机械、热和摩擦学性能的二维纳米材料，被广泛应用于医疗、环境和资源等各种关键领域。MXene中的Ti₂C作为一种新型的可饱和吸收体，具有典型的二维层状结构特征，其比表面积大，导电性优良，自润滑性能良好，还具有丰富的表面基团，已广泛应用于光子学。窄线宽光纤激光器是激光器发展的重要方向之一，其输出激光光谱线宽非常狭窄，最高可达到10-8nm。窄线宽光纤激光器可以保证激光具有极高相干性，在许多技术和应用中发挥了重要作用，例如光纤周界预警、相干光通信、光学传感系统、激光光谱学、大气吸收测量和激光雷达。随着窄线宽光纤激光器的发展，比较常见的有，分布式反馈(DFB)光纤激光器、分布式布拉格反射(DBR)光纤激光器和环形腔光纤激光器。但是，分布式反馈(DFB)光纤激光器和分布式布拉格反射(DBR)光纤激光器不仅不能有效吸收泵浦功率，而且需要精密且昂贵的布拉格光栅(FBG)。对于环形腔光纤激光器，由于谐振器的长度较长，输出的稳定性容易受到外部干扰。为解决以上问题，可饱和吸收体和光纤激光器结合的新型窄线宽光纤激光器一直是研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器及其制备方法，实现窄线宽且稳定的激光输出，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于悬芯光纤的窄线宽激光器，包括泵浦激光器、波分复用器、光纤布拉格光栅、光耦合器三个偏振控制器以及悬心光纤单元，所述泵浦激光器与波分复用器的泵浦端连接，所述波分复用器的信号端通过第一偏振控制器连接光纤布拉格光栅，所述波分复用器的另一信号端通过掺铒光纤连接光耦合器，所述光耦合器的两端口分别通过第二偏振控制器、第三偏振控制器连接到所述悬芯光纤单元的两端，并形成闭环；

所述悬芯光纤单元由两根单模光纤和Ti₂C分散液填充的悬芯光纤错位拼接组成。

本发明还提供一种基于上述窄线宽激光器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将一段悬芯光纤放入Ti₂C分散液中，利用毛细作用把分散液充满悬芯光纤腔内；

步骤二：将单模光纤去除涂覆层，用酒精擦拭后用光纤切割刀将端面切平，并与步骤一中得到的悬芯光纤进行错位熔接，熔接位置要保证单模光纤和悬芯光纤的纤芯精确对准；

步骤三：将单模光纤去除涂覆层，用酒精擦拭后用光纤切割刀将端面切平，并与悬芯光纤的另一端进行熔接，熔接位置要保证悬芯光纤和单模光纤的纤芯精确对准，熔接好后，得到悬芯光纤单元；

步骤四：将光耦合器的两端口分别连接第二偏振控制器、第三偏振控制器，再连接到步骤三中悬芯光纤单元的两端，形成闭环；

步骤五：将泵浦激光器与波分复用器的泵浦端连接，形成激光泵浦，第一偏振控制器与波分复用器的信号端熔接，掺铒光纤与波分复用器的另一个信号端熔接；