[发明专利]一种孤子数量可调锁模光纤激光器

说明书

本发明公开了一种孤子数量可调锁模光纤激光器，包括泵浦源以及由波分复用器、掺铒光纤、隔离器、可饱和吸收体、偏振控制器、偏振路径辅助模块和光纤耦合器依次首尾相连的光纤谐振腔。其中偏振路径辅助模块由偏振分束器、光纤耦合器和偏振合束器依次连接而成。装置引入偏振路径辅助模块，使从两个正交偏振轴产生的孤子在每次往返过程中都沿着不同的路径传播，极大地减弱了孤子之间的相互作用。本发明装置可以通过调节泵浦能量以偏振控制器来实现稳定的孤子束输出，孤子束中的孤子数量可以灵活地从1调整为6。输出的孤子束可以作为光通信中的数据载体，从而提高数据传输的比特率。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种孤子数量可调锁模光纤激光器。

背景技术

光孤子是能在光纤中传播时长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲，是由光纤中两种最基本的物理现象，即群速度色散和自相位调制共同作用形成的。利用光孤子特性可以实现超长距离、超大容量的光通信，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。

在光孤子通信系统中，由一定数量孤子组成的稳定孤子束可以看作一个单元和局部波，作为数据载体，对字母扩展进行编码，从而可以提高数据传输的比特率。数据流使用以孤子束中的孤子数量为特征的符号：逻辑0，1(单孤子)，2(两个孤子)和3(三个孤子)。根据公式：比特率＝波特率*log2M，其中M是信号的编码级数，可以知道这种四进制编码方案(M＝4)使现有二进制系统(M＝2)的数据承载能力翻倍。随着更多的孤子聚集在一起，有望可以进一步提高比特率。

目前，对孤子束的研究主要集中在标量光纤激光器上，孤子是从一个偏振轴产生的。可以注意到这些孤子束状态很难长期维持，因为孤子的数量及其位置对泵浦功率和偏振状态的扰动极为敏感，这阻碍了实际应用的发展。

发明内容

为了有效提高孤子束状态的长期稳定性以及孤子数量的多样性，本发明提供了一种孤子数量可调锁模光纤激光器，装置结构简单紧凑、操作方便，通过调节泵浦能量以偏振控制器实现了稳定的孤子束输出，孤子束中的孤子数量可以灵活地从1调整为6。

本发明是以如下技术方案实现的：包括泵浦源1和光纤谐振腔12，其中，光纤谐振腔由波分复用器2、掺铒光纤3、隔离器4、可饱和吸收体5、偏振控制器6、偏振路径辅助模块11和第二光纤耦合器10依次首尾连接起来，其中，偏振路径辅助模块11由偏振分束器7、第一光纤耦合器8和偏振合束器9依次连接而成。

进一步地，所述泵浦源1为普通单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长为976nm，对应于掺铒光纤3的泵浦吸收峰。

进一步地，所述波分复用器2的工作波长是980/1550nm，其尾纤为普通单模光纤。

进一步地，所述掺铒光纤3型号为Nufern SM-ESF-7/125，长度为2.5m。

进一步地，所述隔离器4采用中心波长为1550nm的与偏振无关的隔离器，其尾纤为普通单模光纤。

进一步地，所述可饱和吸收体5材料为碳纳米管。

进一步地，所述偏振控制器6采用三片线圈旋转式偏振控制器。

进一步地，所述偏振路径辅助模块11由偏振分束器7、第一光纤耦合器8和偏振合束器9依次通过保偏单模光纤连接而成，所述偏振分束器7具有两个输出端口，分别为快轴输出端口7a和慢轴输出端口7b，所述偏振合束器9具有两个输入端口，分别为快轴输入端口9a和慢轴输入端口9b，快轴和慢轴分别为两个正交偏振轴，快轴输出端口7a与快轴输入端口9a通过相连，慢轴输出端口7b与慢轴输入端口9b相连，产生两条支路，所述第一光纤耦合器8插入两条支路的任意一路。

进一步地，所述第一光纤耦合器8采用20:80光纤耦合器，其尾纤为保偏单模光纤。

进一步地，所述第二光纤耦合器10采用20:80光纤耦合器，其尾纤为普通单模光纤。