[发明专利]一种正交偏振模式选择输出光纤激光器

说明书

本发明涉及一种正交偏振模式选择输出光纤激光器，它包括泵浦激光器、光纤放大器、偏振控制器1、光纤环形器、保偏光纤、隔离器、偏振控制器2和光纤耦合器。本发明利用受激布里渊散射在保偏光纤中的偏振主轴方向的偏振牵引效应,以及受激布里渊散射的超窄增益带宽特性，实现了由保偏光纤构成的受激布里渊光纤激光器。通过设定泵浦光偏振态位置，实现两正交偏振模式的振荡选择。当泵浦光偏振态与保偏光纤快轴偏振态矢量之积为正时，激光器输出快轴方向的偏振态模式；两者之积为负时，激光器输出慢轴方向的偏振态模式；两者之积为零时，快慢轴方向的两正交偏振的激光等幅度同时独立振荡，实现窄带激光的偏振态退偏输出。偏振态的正交切换激光或正交偏振态等幅独立振荡的退偏激光的是解决偏振扰动和偏振相关问题的关键。

技术领域

本发明涉及一种正交偏振模式选择输出光纤激光器基于保偏光纤中受激布里渊散射的轴向偏振牵引效应，实现激光输出偏振态在两正交偏振模式之间任意选择或同时振荡。本发明可应用于解决光纤通信与光纤传感及检测系统中普遍存在的偏振损伤问题，属于光信息处理领域。

背景技术

光纤中的偏振随机扰动是长期困扰高码率光通信和光传感系统的问题。在光通信系统中表现为光的偏振色散、偏振损耗等效应，在光传感系统中则表现为由偏振扰动引起的偏振相位噪声和偏振衰落问题。偏振态可正交切换选择的激光或正交偏振态等幅独立振荡的退偏激光的是解决偏振扰动和偏振相关问题的主要方法。保偏光纤中受激布里渊散射偏振态定向牵引的物理机理，可极大拓展非线性偏振效应的研究空间，在偏振态非线性控制、SBS光子器件、光信息处理等领域具有广阔的应用前景，具有重要的科学意义。

激光偏振态的偏振正交切换主要是通过偏振态调制方法实现的，如光电光、磁光、压电陶瓷等调制方法。目前，退偏光的实现主要采用Lyot退偏方法和时间动态退偏方法。Lyot退偏器虽然结构简单，但受双折射晶体或光纤的长度限制，其退偏效应只对宽光谱光源有效，即被退偏光的相干长度很小，因此由Lyot退偏法实现的退偏光不能实现对窄谱光源进行退偏，不适用于光纤通信系统和干涉臂不等长的光纤传感系统。时间动态退偏虽然可适用于各种光谱宽度，但采用扰偏技术的系统中，需要对均匀遍历的偏振态的扫描测量进行时间平均，因此不适用于快速瞬态响应系统的实时测量。迄今为止，能够同时实现两正交偏振态任意选择单一输出，或同时输出的激光器还未见相应报道。

本发明内容基于保偏光纤中的受激布里渊散射的非线性轴向偏振牵引效应，即在保偏光纤中，受激布里渊散射的信号光在泵浦光作用下，其偏振态将向着保偏光纤主轴方向牵引，由此搭建了由保偏光纤构成的受激布里渊光纤激光器，通过设定泵浦光偏振态方向，实现两正交偏振模式的单独或同时振荡输出。当泵浦光偏振态与保偏光纤快轴偏振态矢量之积为正时，激光器输出快轴方向的偏振态模式；两者之积为负时，激光器输出慢轴方向的偏振态模式；两者之积为零时，快慢轴方向的两正交偏振的激光等幅度同时独立振荡，实现窄带激光的偏振态退偏输出。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，基于受激布里渊散射在保偏光纤中的轴向偏振牵引效应的物理机理，提出一种由正交偏振模式选择输出光纤激光器。该激光器通过设定输入泵浦光偏振态位置，实现两正交输出激光偏振模式的选择振荡。当泵浦光偏振态与保偏光纤快轴偏振态矢量之积为正时，激光器输出快轴方向的偏振态模式；两者之积为负时，激光器输出慢轴方向的偏振态模式；两者之积为零时，快慢轴方向的两正交偏振的激光等幅度同时独立振荡，实现窄带退偏激光输出。当泵浦光偏振态沿着与保偏光纤主轴夹角为45度的方向注入，并且输入光功率超过SBS阈值和激光器起振阈值时，激光腔内沿保偏光纤主轴方向的正交偏振模式开始激振，两正交激振光等振幅且独立，因此输出的合成激光为退偏激光。由于SBS增益的超窄带宽，因此本发明可以实现超窄带宽的退偏激光输出。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：