[发明专利]基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器及控制方法

权利要求书

1.一种基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法包括：

步骤一，泵浦源通过波分复用器对掺镱增益光纤进行泵浦并产生激射光；

步骤二，通过输出耦合器时，输出30%的光用于测量，剩余70%的光在环形腔内继续循环；980/1064nmnm波分复用器、掺镱增益光纤、7：3输出耦合器、单模双偏芯结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器依次连接及偏振无关隔离器与980/1064nmnm波分复用器连接组成光纤环形腔结构；

步骤三，激射光通过单模双偏芯结构后，经过滤波器进行实现滤波，再经过用于光路单向运转的偏振无关隔离器；

所述单模双偏芯结构由两条单模光纤与单模光纤两端偏芯熔接构成；偏振控制器缠绕在单模双偏芯结构中的双偏单模光纤上，用于改变该单模光纤中的偏振态，从而实现稳定的锁模效果；

所述单模双偏芯结构由两根单模光纤SMF28e1和SMF28e3分别熔接到一根单模光纤SMF28e2两端；通过旋转偏振控制器，实现光纤激光器的模式锁定。

2.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：

经过偏芯熔接后，激发多个模式，控制偏振态使不同模式之间相位差满足，等效成可饱和吸收体；在1微米波段，SMF28e单模光纤有少模光纤的性质，沿着单模光纤剖面的光强也会呈现周期性变化，光强最大点为自成像点；若要将结构等效成可饱和吸收体需满足如下条件：

其中，L为单模光纤长度，L_B为自成像点拍长的二分之一，k为整数；由公式（1）知光纤长度是限制该结构成为可饱和吸收体的因素；

把偏振控制器缠绕在单模光纤上引入双折射；光经过双折射光纤会产生附加的非线性相移，非线性的相移与双折射度的关系如下：

（2）

其中，是非线性系数，B是双折射度，P_x，P_y为两个垂直偏振分量的强度；从公式（2）看出附加的非线性相移与双折射度有关；

通过旋转偏振控制器改变光纤的双折射度；使该结构能作为饱和吸收体，相位条件应满足：

（3）

已知，代入（3）中得：

（4）。

3.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，通过将单模双偏芯结构缠绕进偏振控制器中，引入的相移变量，当通过偏振控制器偏振光纤双折射，改变光纤中光的偏振态可以使单模双偏芯结构等效为可饱和吸收体，作为锁模器件使用；通过偏振控制器控制单模双偏结构中的偏振态实现光纤激光器的稳定锁模。

4.如权利要求1所述的基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述基于单模双偏芯结构的可调谐锁模光纤激光器的控制方法，还包括：

通过干涉臂上加微应变，改变臂长，改变光束输出端的耦合，改变臂长引起的相位变化为：

（5）

其中，f为波数，△L为干涉臂长差，c为真空中光速；当相位变化满足干涉相长条件时，对应波长的光在耦合器中干涉增强输出；在SMF28e1和SMF28e2偏芯面激发的模式一部分进入光纤包层中，一部分进入光纤纤芯中，两个传输路径为马赫曾德的两个干涉臂，最终在SMF28e2和SMF28e3界面发生干涉输出对应波长的光；包层和纤芯模式的相位表示为：

（6）

当满足干涉增强条件，在SMF28e3后得到相应波长的光，波长调谐范围为1025.8nm到1036.5nm，脉宽调谐范围为33.3ps-202ps。