[发明专利]可调谐单偏振超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，尤其涉及一种可调谐单偏振超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器。

背景技术

超窄线宽光纤激光器，以其特有的低相位噪声特性成为目前光纤激光器的一个重要发展方向，广泛应用于分布式光纤传感和干涉型光纤传感系统中，以降低噪声，提高检测灵敏度。目前的超窄线宽光纤激光器主要有两类：稀土掺杂光纤激光器和布里渊光纤激光器（BFL）。

实现窄线宽稀土掺杂光纤激光器的方法有压缩腔长，如专利“单频单偏振线性腔掺镱激光器”（专利公开号CN 101355226A）。该专利采用掺镱光纤作为增益介质，线性腔长度仅5cm。但此种方法需要在保偏掺镱光纤上刻栅，对工艺要求较高。另一种方法为基于饱和吸收体的线宽压缩技术，如专利“基于保偏光纤光栅的可调谐单频单偏振光纤激光器”（专利公开号CN 101667710A）。该专利采用高双折射保偏光纤光栅作为选频元件，未泵浦的掺铒光纤作为饱和吸收体，通过偏振调制器改变偏振态选取保偏光纤光栅反射波长，获得1552nm的窄线宽可调谐单频单偏振掺铒光纤激光器。但此方法联合使用保偏光纤光栅、未泵浦的掺铒光纤和偏振调制器形成波长调谐器导致激光器结构复杂，调节控制不变。且饱和吸收体增大了腔损，光纤光栅易发生温漂，这又导致激光器的不稳定性。

布里渊掺铒光纤激光器（BEFL），综合了BFL窄线宽和掺铒光纤激光器（EDFL）高功率（~10mW）的特性，是一种新型超窄线宽光纤激光源。由于BEFL本身是利用窄带受激布里渊散射（SBS）增益起振，因此它不需要类似不饱和吸收体或窄带滤波器等技术进行线宽压缩。研究如何压缩BEFL的腔长是实现单频BEFL输出的关键问题。专利“一种单频超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器”（专利公开号102361210A）提供一种基于布里渊泵浦预放大技术的单频BEFL，采用长度小于10m的单模光纤，增大纵模间隔（~10MHz），使得布里渊增益谱内只存在一个激光模式，进而实现稳定的单频BEFL输出。该BEFL与传统BEFL类似，其布里渊增益介质与EDFA增益介质是分立的，即无源光纤提供布里渊增益，有源光纤仅提供EDFA增益，因此腔内始终需要一段无源光纤。文献“超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器”（中国激光，2012，39（7）：0702010-1）利用4m掺铒光纤既用作布里渊增益介质又提供线性的掺铒光纤放大，实现超短环形腔BEFL单纵模输出。但是由于采用单模光纤，因此激光器的输出偏振态随机变化，而在实际的应用中，如干涉型传感，要求光信号具有稳定的偏振态。而在分布式光纤传感等诸多应用领域，要求光源具有可调谐性。目前尚未见可调谐单偏振超窄线宽BEFL的报道。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种可调谐单偏振超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器，旨在实现可调谐单偏振超窄线宽BEFL输出。

本发明的技术方案是：

一种可调谐单偏振超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器，其特征在于，包括窄线宽泵浦激光器、环形器、波分复用器、一段缠绕在压电陶瓷环上的掺铒光纤、掺铒光纤泵浦光源、窄带光滤波器和耦合方式为2×2或1×2的光纤耦合器，所述环形器为设有第一端口、第二端口和第三端口的三端口环形器，所述的窄线宽泵浦激光器通过光纤连接至环形器的第一端口，所述环形器的第二端口通过光纤连接波分复用器的反射端口，所述掺铒光纤泵浦光源通过光纤连接波分复用器的通带端口，波分复用器的公共端口连接掺铒光纤后再连接至光纤耦合器的第三端口，所述环形器的第三端口通过窄带光滤波器连接至光纤耦合器的第一端口，光纤耦合器的第四端口输出激光。本发明掺铒光纤同时提供布里渊增益和铒离子增益，实现了在较短光纤中产生较高的受激布里渊增益，进而实现较高功率超短环形腔单频布里渊掺铒光纤激光。压电陶瓷环用于调制激光器的腔长以及掺铒光纤的布里渊频移，以实现可调谐激光输出。