[发明专利]基于NPR技术的高能量掺铥光纤激光器

说明书

基于NPR技术的高能量掺铥光纤激光器，属于光信息技术领域，为了解决现有掺铥光纤激光器产生传统孤子能量低和高能量光纤激光器结构复杂的技术问题，激光泵浦源与波分复用器的a端连接，波分复用器的b端和c端分别与单模高掺杂铥光纤和单模光纤的一端连接，单模高掺杂铥光纤的另一端和耦合器的d1端连接，耦合器的d2端和可调超高数值孔径光纤连接，可调超高数值孔径光纤的另一端和偏振相关隔离器的e1端连接，偏振相关隔离器的e2端和偏振控制器连接，偏振控制器的另一端和单模光纤连接，形成全光纤激光环形腔结构；本发明在激光通信、光纤传感、激光医疗手术、太赫兹波产生等领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于非线性偏振旋转(NPR)技术的高能量掺铥光纤激光器，属于光信息技术领域。

背景技术

掺铥光纤激光器工作在人眼安全波段，在激光雷达、遥感、医疗、自由空间光通信等领域具有较好的应用前景，已成为当今最具发展潜力的激光技术之一。

高能量掺铥光纤激光器，相对于光纤放大系统，光纤锁模激光器具有更低的噪声，同时减小了系统的复杂程度和维护成本。

目前关于高能量掺铥光纤激光器的发明与研究尚处于起步阶段，现有的高能量掺铥光纤激光器主要有以下几种方案：1、采用高功率泵浦产生高能量的类噪声脉冲；2、通过色散管理产生高能量的展宽脉冲；3、通过色散管理产生高能量的耗散型孤子脉冲。高能量的界定是与传统孤子能量对比，由于边带的存在，传统孤子的能量往往小于0.1nJ。方案2与方案3均属于通过色散管理的方法抑制边带的产生，从而实现脉冲的高能量，但是谐振腔设计复杂。方案1所得到的高能量脉冲受限于脉宽太大，并且类噪声脉冲是有无数飞秒脉冲组合而成，难以应用。因此，简化谐振腔设计难度同时有效的抑制边带产生，是提高高能量光纤激光器性能，降低成本的最有效方法。

发明内容

本发明为了解决现有掺铥光纤激光器产生传统孤子能量低和高能量光纤激光器结构复杂的技术问题，提出了一种基于NPR技术的高能量掺铥光纤激光器。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

基于NPR技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征是，其包括激光泵浦源、波分复用器、单模高掺杂铥光纤、耦合器、可调超高数值孔径光纤、偏振相关隔离器、偏振控制器和单模光纤；

激光泵浦源与波分复用器的a端连接，波分复用器的b端和c端分别与单模高掺杂铥光纤和单模光纤的一端连接，单模高掺杂铥光纤的另一端和耦合器的d1端连接，耦合器的d2端和可调超高数值孔径光纤连接，可调超高数值孔径光纤的另一端和偏振相关隔离器的e1端连接，偏振相关隔离器的e2端和偏振控制器连接，偏振控制器的另一端和单模光纤连接，形成全光纤激光环形腔结构。

可调超高数值孔径光纤是将超高数值孔径光纤缠绕在三环式偏振控制器内部。

激光泵浦源采用1565nm的半导体激光器，最大输出为1W。

波分复用器的a、b、c端分别为1570nm端、公共端和2000nm端。

单模高掺杂铥光纤长度为18cm，超高数值孔径光纤长度为2m，单模光纤长度为1.95m。

本发明的有益效果：本发明通过优化谐振腔设计，很大程度提高了输出脉冲的能量，降低了噪声，简化了结构，通过增加激光泵浦源的功率和调节第一偏振控制器和第二偏振控制器的旋向，实现从传统孤子到高斯孤子的转换。与传统孤子相比，高斯孤子的光谱更宽，限制脉冲能量提升的边带得到了很好的抑制，脉冲能量从0.079nJ提升到了1.38nJ，峰值功率从131.4W提升到了2.67kW，而且输出激光稳定性得到了提高，信噪比超过了60dB。

本发明结构简单、成本低、稳定性高，在激光通信、光纤传感、激光医疗手术、太赫兹波产生等领域具有较好的应用前景。

附图说明