[发明专利]一种稳定的可调谐多波长高掺杂掺铒光纤激光器

说明书

本发明公开了一种稳定的可调谐多波长高掺杂掺铒光纤激光器，其解决了室温下输出稳定且功率平坦的多波长激射光问题。该多波长激光器结构包括：泵浦源1、波分复用器WDM2、高掺杂掺铒光纤HEDF3、偏振隔离器PD‑ISO4、保偏光纤PMF5、偏振控制器PC6、3dB光耦合器7、第一单模光纤SMF8、第二单模光纤SMF9和90：10分光比的光耦合器C10。波分复用器将980nm的泵浦激光耦合进入掺铒光纤，激射光进入偏振隔离器、保偏光纤和偏振控制器构成的梳状滤波器，光耦合器将环路中产生的多波长激射光的90%返回到环路中，10%的多波长激射光输出，然后激光通过3dB光耦合器进入非线性光纤环形镜，干涉后的光进入第一单模光纤，最后返回波分复用器形成一个环形腔。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体是一种稳定的可调谐多波长高掺杂掺铒光纤激光器。

背景技术

随着大容量光纤通信网络的迅猛发展,波分复用技术及密集波分复用技术中对信道数量的要求也越来越多。传统方法中采用多个单波长激光器作为光源来增加信道数量的方法,无形中导致系统的成本和复杂性增加。因此,能够同时为多个信道提供光源的多波长光纤激光器成为近年来多波长掺铒光纤激光器研究的热点之一。多波长光纤激光器具有性能稳定、结构简单、波长数目和范围可调谐、与光纤系统兼容等优点,已经被广泛的应用于微波产生,光学传感,光谱分析,光学测量等领域。

室温稳定的多波长光纤激光器中最关键的技术是如何有效的抑制掺杂光纤增益在常温下的展宽效应，当多波长激光器的输出波长间隔小于增益光纤的均匀展宽线宽时，不可避免的存在严重的模式竞争和模式跳变，这在实际应用中是一个很大的问题。目前能使光纤激光器在室温下也能产生多波长输出，可以采取的方法有：将掺铒光纤浸泡在液氮中冷；引入频移反馈机制；利用非线性光纤中的四波混频效应；采用级联的受激布里渊散射等。根据以上方法已有大量的相关报道：2016年王晓亮等人提出一种可切换和可调谐的掺镱光纤环形激光器，通过调整环路中的偏振控制器实现输出激光单、双波长切换，两种工作模式均在室温下输出稳定；2017年邹辉等人基于新型马赫-曾德尔干涉仪构造了一种可调谐多波长自激布里渊掺铒光纤激光器，在室温下获得6条波长可调谐的多波长光谱；2017年Saleh S等人基于随机分布反馈，利用2km高非线性光纤的四波混频效应实现了24个波长的稳定激光谱。但是这些方法结构较为复杂并且基于掺铒光纤本身的掺杂工艺限制，所使用的的掺铒光纤往往需要十几米，引入了较大的损耗且导致其模式竞争更加激烈，所使用的设备成本也比较大。

另一方面，基布里渊散射或者四波混频的多波长激光器是近年研究的热点，布里渊多波长激光器是室温下产生多波长输出的有效方法，但是布里渊效应产生的波长间隔固定且布里渊的非线性增益比较小，需要较长的光线长度和较大的泵浦功率，这进一步提高了制作设备的要求，从而对输出特性的改善有很大的限制。多波长光纤激光器引入四波混频效应是为了利用四波混频效应重新分配各个波长之间的光能量，抑制模式竞争，从而输出多波长，但是使用高非线性光纤来实现四波混频效应的成本非常高，而使用普通单模光纤引入四波混频效应，由于单模光纤非线性效应不高，因此需要很长的长度且抑制竞争的效果并不好。总之，到目前为止，室温下实现稳定的多波长输出的激光器的技术尚不能满足应用的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定的可调谐多波长高掺杂掺铒光纤激光器，以解决现有技术室温下多波长输出激光器，稳定性、平坦性不高，增益光纤过长且工艺复杂等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：