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一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤 激光器

阅读：315发布：2022-03-07

专利汇可以提供一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明请求保护一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，属于激光技术和非线性光学领域。主要包括激光泵浦源、合束器、增益光纤、双锥滤波器、隔离器、耦合器、标准单模光纤等。本发明利用掺铥、铥钬共掺或掺钬光纤作为增益介质，石墨烯等材料型可饱和吸收体覆盖或包裹双锥中其中一个拉锥机制备的锥形光纤为被动锁模器件，其中双锥滤波器是由熔接机和拉锥机所制作。本发明在结构上采用双锥滤波器和可饱和吸收体结合，即实现锁模脉冲，又能实现波长可调谐，具有结构简单，价格低廉，集成度高等优点，易于实现产业化应用。，下面是一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，包括激光泵浦源(1)、合束器(2)、增益光纤(3)、隔离器(4)、双锥滤波器(5)、第一个锥形光纤(6)、第二个锥形光纤(7)、材料型可饱和吸收体(8)、输出耦合器(9)及标准单模光纤(10)，所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接隔离器(4)的一端，隔离器(4)的另一端连接双锥滤波器(5)输入端，双锥滤波器(5)输出端连接输出耦合器(9)的一端，输出耦合器(9)的输出端有两路，一路作为光纤激光器的输出端，另一路与合束器(2)的信号端相连；
所述激光泵浦源(1)用于产生激光，合束器(2)用于将泵浦激光耦合到环形腔当中，增益光纤(3)用于产生2微米激光的掺铥、铥钬共掺或掺钬，隔离器(4)用于保证光单向传输，双锥滤波器(5)是由两个锥形光纤(6)和(7)组成，该滤波器利用光纤拉锥的方法激发出光纤中高阶模或包层模，激发出这些模式与基模相比具有不同的传输常数，在经过相同长度光纤后再次相遇会产生干涉，进而构成了Mach-Zehnder干涉型滤波器，当腔内的增益超过腔内的总损耗时，光在光纤器腔内往返过程中一些梳状峰被选性放大，形成激光输出，其中，锥形光纤和材料型和饱和吸收体的结合也可以作为锁模器件，主要利用不同材料对光纤锥腰部分倏逝场的吸收程度反映外界信息，与锁模器件对光的调制一致。在同一根光纤下，第一个锥形光纤(6)为熔接机放电加热所制备，第二个锥形光纤(7)为氢氧焰加热法所制备，材料型可饱和吸收体(8)是将包括石墨烯在内的材料覆盖或包裹在锥形光纤(7)上组成锁模器件，耦合器(9)用于对功率进行分配，其中
所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接隔离器(4)的一端，隔离器(4)的另一端连接双锥滤波器(5)输入端，双锥滤波器(5)输出端连接输出耦合器(9)的一端，输出耦合器(9)的输出端有两路，一路作为光纤激光器的输出端，另一路与合束器(2)的信号端相连。
2.根据权利要求1所述的一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述激光泵浦源(1)为793nm、1210nm、1550nm或2000nm激光器。
3.根据权利要求1所述的一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述双锥滤波器(5)是一种基于传输光纤芯模和包层模式之间干涉原理光纤滤波器，双锥滤波器(5)利用光纤拉锥的方法激发出光纤中高阶模或包层模，激发出的这些模式与基模有不同的传输常数，在经过相同长度光纤后再次相遇会产生干涉，进而构成了Mach-Zehnder干涉型滤波器。
4.根据权利要求1-3所述的一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，固定的第二锥形光纤(7)通过覆盖或包裹石墨烯材料型可饱和吸收体(8)组成锁模器件，由外界材料覆盖或包裹拉锥机所制备的锥形光纤(7)的束腰部分，利用不同材料对锥形光纤锥腰部分倏逝场的吸收程度来反映外界信息，可以通过增加倏逝场区长度和强度来提升与可饱和吸收体材料的作用程度，进而结合一起做锁模器件，进而实现2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器。
5.根据权利要求3所述的一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其特征在于，所述2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器波长可调谐的方法，如下：
固定拉锥机所制备的第二个锥形光纤(7)，改变熔接机所制备的第一个锥形光纤(6)包括应力、温度在内的外部环境，则模式之间的耦合效率改变，双锥滤波器的光程差发生改变，因而传输谱随之变化，进而实现波长可调谐。

说明书全文

一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤 激光器

技术领域

[0001] 本发明属于光纤激光器技术领域，特别是2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器。

背景技术

[0002] 锁模脉冲光纤激光器具有高峰值功率、短脉冲持续时间和宽频谱带宽等优点。在光通信、天文学、生物医学、光学测量等领域需要对脉冲激光源波长进行选择，所以对可调谐锁模光纤激光器的调谐特性研究意义重大。为了实现可调谐光纤激光器，已经有很多方法被研究，如介质薄膜干涉型滤波、布拉格光纤光栅滤波、声光可调谐滤波、Lyot滤波等，但这些方法存在操作不便，结构复杂，成本较高问题。相对而言，双锥滤波器是一个操作容易，价格低廉，结构简单的新型可调谐滤波器，其中一个锥形光纤与可饱和吸收体材料结合作为锁模器件，实现了可调谐锁模光纤激光器，展现出巨大的应用价值，易于实现产业化。

发明内容

[0003] 本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器。本发明的技术方案如下：

[0004] 一种2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器，其包括激光泵浦源(1)、合束器(2)、增益光纤(3)、隔离器(4)、双锥滤波器(5)、第一个锥形光纤(6)、第二个锥形光纤(7)、材料型可饱和吸收体(8)、输出耦合器(9)及标准单模光纤(10)，所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接隔离器(4)的一端，隔离器(4)的另一端连接双锥滤波器(5)输入端，双锥滤波器(5)输出端连接输出耦合器(9)的一端，输出耦合器(9)的输出端有两路，一路作为光纤激光器的输出端，另一路与合束器(2)的信号端相连；

[0005] 所述激光泵浦源(1)用于产生激光，合束器(2)用于将泵浦激光耦合到环形腔当中，增益光纤(3)用于产生2微米激光的掺铥、铥钬共掺或掺钬，隔离器(4)用于保证光单向传输，双锥滤波器(5)是由两个锥形光纤(6)和(7)组成，该滤波器利用光纤拉锥的方法激发出光纤中高阶模或包层模，激发出这些模式与基模相比具有不同的传输常数，在经过相同长度光纤后再次相遇会产生干涉，进而构成了Mach-Zehnder干涉型滤波器，当腔内的增益超过腔内的总损耗时，光在光纤器腔内往返过程中一些梳状峰被选性放大，形成激光输出。其中，锥形光纤和材料型和饱和吸收体的结合也可以作为锁模器件，主要利用不同材料对光纤锥腰部分倏逝场的吸收程度反映外界信息，与锁模器件对光的调制一致。在同一根光纤下，第一个锥形光纤(6)为熔接机放电加热所制备，第二个锥形光纤(7)为氢氧焰加热法所制备，材料型可饱和吸收体(8)是将包括石墨烯在内的材料型可饱和吸收体覆盖或包裹在锥形光纤(7)上组合成锁模器件，耦合器(9)用于对功率进行分配，其中

[0006] 所述激光泵浦源(1)的输出端连接合束器(2)输入端，合束器(2)的输出端连接增益光纤(3)的一端，增益光纤(3)的另一端连接隔离器(4)的一端，隔离器(4)的另一端连接双锥滤波器(5)输入端，双锥滤波器(5)输出端连接输出耦合器(9)的一端，输出耦合器(9)的输出端有两路，一路作为光纤激光器的输出端，另一路与合束器(2)的信号端相连。

[0007] 进一步的，所述激光泵浦源(1)为793nm、1210nm、1550nm或2000nm激光器。

[0008] 进一步的，所述双锥滤波器(5)是一种基于传输光纤芯模和包层模式之间干涉原理光纤滤波器，双锥滤波器(5)利用光纤拉锥的方法激发出光纤中高阶模或包层模，激发出的这些模式与基模有不同的传输常数，在经过相同长度光纤后再次相遇会产生干涉，进而构成了Mach-Zehnder干涉型滤波器。

[0009] 进一步的，固定的第二个锥形光纤7通过覆盖或包裹石墨烯材料型可饱和吸收体8组成锁模器件，锁模器件由外界材料覆盖或包裹拉锥机所制备的锥形光纤7的束腰部分，利用不同材料对锥形光纤锥腰部分倏逝场的吸收程度来反映外界信息，可以通过增加倏逝场区长度和强度来提升与可饱和吸收体材料的作用程度，进而结合一起做锁模器件。进而实现2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器。

[0010] 进一步的，所述2微米双锥滤波可调谐锁模光纤激光器波长可调谐的方法，如下：

[0011] 固定拉锥机所制备的第二锥形光纤(7)，改变熔接机所制备的第一锥形光纤(6)包括应力、温度在内的外部环境，则模式之间的耦合效率改变，双锥滤波器的光程差发生改变，因而传输谱随之变化，进而实现波长可调谐。

[0012] 本发明的优点及有益效果如下：

[0013] 1、本发明的优点在于选取双锥滤波器和可饱和吸收体结合，即能实现2微米波段波长的可调谐，又能实现锁模脉冲，具有结构简单、操作简便、成本低廉等优点。解决了传统可调滤波器结构复杂，使用器件较多的问题。

[0014] 2、采用双锥形光纤在制作工艺和损耗控制方面都具有优势，而且还实现激光器的全光纤结构，采用覆盖和包裹锥形光纤的形式，极大的拓展了石墨烯等材料型锁模的性能。

[0015] 3、本发明采用全光纤化结构，可以取代传统空间结构的调谐光纤激光器，抗环镜干扰强，制造成本低，可实现产业化生产。附图说明

[0016] 图1是本发明提供优选实施例提供优选实施例原理结构示意图。

[0017] 图中标记：1、激光泵浦源，2、合束器，3、增益光纤，4、隔离器，5、双锥滤波器，6、熔接机制备的锥形光纤，7、拉锥机制备的锥形光纤，8、材料型可饱和吸收体，9、输出耦合器，10、标准单模光纤

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

[0019] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：

[0020] 如图1所示，一种全光纤波长可调谐掺铥锁模光纤激光器采用如图1所示的环型腔结构，主要包括：中心波长在793nm附近，输出最大功率为12W的激光泵浦源；工作波段793/2000nm的(2+1)×1型合束器，双包层掺铥光纤，隔离器，自制的双锥滤波器，包裹锥形光纤的石墨烯可饱和吸收体，分光比为70:30的输出耦合器，SMF28e普通单模光纤。其中：激光泵浦源连接合束器输入端，合束器的输出端连接增益光纤的一端，增益光纤的另一端连接隔离器器的输入端，隔离器的另一端连接双锥滤波器输入端，双锥滤波器输出端与70:30输出耦合器输入端相连，70:30输出耦合器的输出端有两路，一路作为光纤激光器的输出端，另一路与合束器的信号端相连。

[0021] 双锥滤波器的制作是采用同一根普通单模光纤，剥去涂覆层，用氢氧焰加热法制备一个锥形光纤，运用熔接机放电加热法制备另一个锥形光纤，。其中氧气焰加热法制备的锥形光纤位置固定，与石墨烯结合作为锁模器件，另一个熔接机放电法制备的锥形光纤被用来改变外部环境(应力、温度等)，实现波长可调。

[0022] 以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

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