[发明专利]基于螺旋机构的可调谐锁模光纤激光器、制备、输出方法

说明书

本发明属于光纤激光器技术领域，公开了一种基于螺旋机构的可调谐锁模光纤激光器、制备、输出方法，基于螺旋机构的可调谐锁模光纤激光器由泵浦源、波分复用器、增益光纤、输出耦合器、螺旋机构、单模‑多模‑单模即SMS结构、隔离器以及可饱和吸收体组成；泵浦源为基础光源，用于对激光工作物质进行激励；所述泵浦源经过光纤接入波分复用器；所述波分复用器、增益光纤、输出耦合器、SMS结构、隔离器、可饱和吸收体、接入组成光纤环形腔结构；所述SMS结构两端单模光纤与所述螺旋机构相连。本发明提供了一种低成本、受环境影响小、便于集成度化、参数可量化、可微调、稳定性好、结构简单且利于实现和制造的可调谐的锁模光纤激光器。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，尤其涉及一种基于螺旋机构的可调谐锁模光纤激光器、制备、输出方法。

背景技术

目前，可调谐光纤激光器的用途广泛，可用于通信领域的波分复用、光谱分析、生物医学处理、环境污染监测和信息处理等。可调谐光纤激光器在阈值、效率、可调谐波长范围等方面有诸多优点。在光纤中进行滤波可实现激光可调谐输出。目前常见的方法有使用光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、马赫-曾德和塞格纳克等结构实现滤波，然而光纤光栅和干涉结构在实际生产中较为复杂、成本较高，且受限于后置解调装置，复杂生产技术和难以精细化、批量化等因素。以通信领域为例，由于对信号传输容量与信道的需求不断增大，可调谐光纤激光器成为本领域一个研究热点。

为了获得超短脉冲输出，常用锁模的方法对激光纵模进行锁定。当满足多纵模振荡且纵模之间有固定的相位差时，激光器会形成锁模脉冲输出，较没有锁模的激光而言，脉冲宽度更窄、峰值功率更高。锁模有主动锁模、被动锁模和主被动混合锁模三种方式，其中被动锁模技术能获得飞秒量级的脉冲。被动锁模主要包括利用可饱和吸收体(制备有可饱和吸收特性的二维材料)锁模、构造非线性光纤环境(8字腔)锁模和采用非线性偏振旋转锁模。

现有技术一种可调谐锁模光纤激光器(公开号：CN 109936044 A)，其通过偏振控制器调节光纤双折射，改变光的偏振态，该过程受环境影响大，且调节过程不可量化。

现有技术一种基于多模干涉效应的宽可调谱的单频光纤激光器(公开号：CN110212398 A)，其采用依赖于光学位移台的应力加载器，对光纤加载应力实现可调谐输出，不能输出锁模脉冲激光。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：人们采用空间光结构，引入额外器件对光路进行调制形成滤波效应，但这极大地增加了成本，且这样的激光器结构十分复杂。在空间光调制中，光路容易受到外界环境干扰，且若不严格控制环境，滤波产生的输出光的波长容易变化。可调谐锁模激光器的输出波段不易精确调整，研究人员大多仅在实验室中依靠偏振控制器改变光纤偏振态实现滤波，但这种方法需要光谱仪来确认输出光的中心波长。

解决以上问题及缺陷的难度为：

可调谐锁模光纤激光器长期受到国外市场的垄断，国内大多依赖于进口该类设备。核心技术在他国手中导致进口的价格十分高昂，国内尚未完全攻关该项技术。空间光固有的缺陷是不可避免的，只能在稳定环境中使用来避免环境对光路的干扰。偏振控制器无法实现输出光的参数量化，空间光中引入可变折射率材料能解决该问题，但会使成本高昂且易受环境影响。

解决以上问题及缺陷的意义为：

滤波部分采用全光纤结构，不用额外的器件来调制光，因此结构简单，成本较低，便于集成化。光全程在波导中传输，不容易受环境影响，稳定性好。引入的螺旋机构进给装置可以精确调整输出波段，刻度尺可以与输出光的中心波长相对应，实现参数可视化和可量化。全光纤结构和螺旋机构进给装置的搭配同时解决了上述两个矛盾的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于螺旋机构的可调谐锁模光纤激光器、制备、输出方法。