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NPR锁模掺镱光纤激光器解决方案

背景介绍非线性偏振旋转锁模(NonlinearPolarizationRotation,NPR)是超快激光常用的一种被动锁模方式,此方案优势在于输出光谱宽,输出功率大,结构简单,容易搭建。同时,也存在一定的缺点,由于锁模的原理是基于偏...

背景介绍

非线性偏振旋转锁模(Nonlinear Polarization Rotation,NPR)是超快激光常用的一种被动锁模方式,此方案优势在于输出光谱宽,输出功率大,结构简单,容易搭建。同时,也存在一定的缺点,由于锁模的原理是基于偏振变化,腔内的光纤遇到外界温度、应力等因素,光的偏振态非常容易发生变化,从而导致激光器锁模的不稳定性,锁模容易发生漂移而导致无法自启动,

2、原理

非线性偏振旋转,顾名思义,利用光纤的非线性效应,使得偏振态发生旋转实现锁模。当脉冲光在光纤中传输时,光的偏振态由于光纤应力等因素,随传输而发生旋转。在强场的条件下,由于附加的非线性折射率的作用,双折射效应会随着光场强度变化而发生变化,进而导致偏振旋转角度的随着光场强度变化而变化。通过偏振控制器或者检偏器控制不同脉冲峰值功率,形成可饱和吸收效应,实现锁模。

在NPR的锁模振荡器中,谐振腔随机产生的脉冲,脉冲峰值高的部分与低的拖尾部分在光纤中传输的非线性效应不同,两部分的偏振态也不一样,通过波片进行偏振调节,再通过偏振分束器(PBS),脉冲峰值高的部分得到比较低的损耗,而脉冲低的部分得到比较高的损耗,形成饱和吸收效应,进而得到超短脉冲。

3、系统结构图:

4、器件清单


序号

名称

功能

1

单模泵浦激光二极管

作为整个振荡器提供泵浦能量

2

泵浦保护器

用于实现隔离信号光,防止信号光损坏泵浦激光器

3

980光纤隔离器

防止泵浦光返回打坏泵浦,保护谐振腔稳定工作

4

980/1030 WDM

将980泵浦光和信号光耦合进同一根光纤纤芯

5

单包层掺镱光纤

作为增益介质,吸收泵浦光实现信号光的放大,通常使用高掺杂浓度掺镱光纤。

6

1030单模光纤准直器

实现光纤到空间光,空间光到光纤的耦合,对调构成谐振腔的形成。

7

自由空间法拉第旋光器

利用磁光效应,实现激光的偏振旋转,与两侧的PBS以及PBS中间的1/2波片构成隔离器,实现激光单向传输

8

1/2和1/4波片

实现对激光的偏振态控制,实现NPR锁模

9

体布拉格光栅

由于在1300nm处以下大多光纤的色散均为正常色散,该体布拉格光栅可提供反常色散,在对腔内的色散进行补偿的同时,还具备滤波的功能。