一种基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器的制作方法

1.本发明涉及光纤激光器领域，具体是一种基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器。


背景技术：

2.窄线宽光纤激光器在长距离激光测距、光纤传感以及光纤通信领域具有极其广泛的应用前景。作为光纤激光器传感光源具有抽运阈值功率低、转换效率高、散热好、结构紧凑等优点成为当前激光领域研究的热点。目前得到单纵模窄线宽光纤激光器的三种常用方法有：一是采用非相干技术，通过控制腔内光波的偏振态来消除驻波效应引起的空间烧孔；二是短腔结构；三是在激光腔中加入未泵浦掺杂光纤作为可饱和吸收介质。采用光纤饱和吸收体的窄线宽光纤激光器具有线宽窄、波长稳定的优势。但是采用过长的未泵浦掺杂光纤作可饱和吸收体，会降低激光器转换效率，高功率输出困难，并且掺杂光纤种类有限。金属有机框架(mofs)，因其具有多孔性、大比表面积、结构与功能多样性、良好导电性等特点，呈现出巨大的发展潜力。本发明就是利用mofs二维材料的优异可饱和特性、具有丰富的子类，为窄线宽光纤激光器的发展提供了良好的发展平台。同时激光器结构简单，易于制作，成本较低，可以快速实现窄线宽的输出。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器，包括泵浦光源、波分复用器、增益光纤、耦合器以及单纵模滤波单元，所述泵浦光源的输出端连接波分复用器的泵浦端，波分复用器的公共端连接增益光纤的一端，增益光纤的另一端连接单纵模滤波单元的输入端，单纵模滤波单元的输出端连接耦合器的公共端，耦合器的小端为激光输出端，耦合器的大端连接波分复用器的信号端，所述波分复用器、增益光纤、耦合器和单纵模滤波单元构成环形腔。
6.作为本发明进一步的方案：所述单纵模滤波单元包括环形器和涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅，其中所述的环形器的第一端口与增益光纤的输出端连接，环形器的第二端口与涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅连接，环形器的第三端口与耦合器的公共端连接。
7.作为本发明进一步的方案：所述泵浦光源为单纵模激光器，其中心波长为980nm。
8.作为本发明进一步的方案：所述增益光纤为掺铒光纤。
9.作为本发明进一步的方案：所述耦合器分光比为2:8。
10.作为本发明进一步的方案：所述单纵模滤波单元中所使用的可饱和吸收材料是ni-mof二维材料。
11.作为本发明进一步的方案：所述的窄线宽光纤激光器中所有器件均为保偏器件。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.本发明的基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器，通过将泵浦光源的输出端连接波分复用器的泵浦端，波分复用器、增益光纤、耦合器和单纵模滤波单元构成环形腔，从而通过该环形腔进行设计可以获得较大的激光输出功率也能消除空间烧孔效应；此外，利用ni-mof作为可饱和吸收材料，实现了单频激光输出，降低了激光腔中的损耗，使能量转换效率提高，并且设计的结构比较简单，降低了制作成本。
附图说明
14.图1为基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器的结构示意图；
15.图中：泵浦光源1、波分复用器2、增益光纤3、环形器4、第一端口4-1、第二端口4-2、第三端口4-3、涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅5、耦合器6。
具体实施方式
16.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
17.请参阅图1，本实施例，一种基于可饱和吸收材料的窄线宽光纤激光器，包括泵浦光源1、波分复用器2、增益光纤3、耦合器6以及单纵模滤波单元，所述泵浦光源1的输出端连接波分复用器2的泵浦端，波分复用器2的公共端连接增益光纤3的一端，增益光纤3的另一端连接单纵模滤波单元的输入端，单纵模滤波单元的输出端连接耦合器6的公共端，耦合器6的小端为激光输出端，耦合器6的大端连接波分复用器2的信号端，所述波分复用器2、增益光纤3、耦合器6和单纵模滤波单元构成环形腔。
18.所述单纵模滤波单元包括环形器4和涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅5，其中所述的环形器4的第一端口4-1与增益光纤3的输出端连接，环形器4的第二端口4-2与涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅5连接，环形器4的第三端口4-3与耦合器6的公共端连接。
19.本实施例中，具体的，所述的窄线宽光纤激光器采用的泵浦光源1为单纵模激光器，其中心波长为980nm。
20.本实施例中，具体的，所述的窄线宽光纤激光器采用的增益光纤3为掺铒光纤。
21.本实施例中，具体的，所述的窄线宽光纤激光器采用耦合器6分光比为2:8。
22.本实施例中，具体的，所述的窄线宽光纤激光器中的单纵模滤波单元中所使用的可饱和吸收材料是ni-mof二维材料，这种材料具有良好的可饱和吸收性质，所利用的光纤布拉格光栅反射带宽为0.03nm，反射率高达90％以上。
23.本实施例中，具体的，所述的窄线宽光纤激光器中所有器件均为保偏器件。
24.本发明原理为：
25.泵浦光源1发出的光经过波分复用器2进入增益光纤3产生1550nm附近的信号光，信号光进入环形器4再进入涂覆可饱和吸收材料的光纤布拉格光栅5，由于光纤布拉格光栅的波长选择性，从光纤布拉格光栅中只反射回与光栅反射波长相同的激光，形成驻波。然后经过环形器4进入环形腔内单方向传播，构成行波腔，产生激光。ni-mof溶液具有可饱和吸
收体特性是光强越强吸收越少，光强越弱吸收越多，所以在激光经过涂覆ni-mof可饱和吸收材料时，光强越强的部分几乎不会损耗，会产生窄线宽激光光强越弱的部分损耗很大，形成增益光栅，同时发生的干涉效应会引起影响光栅折射率变化形成折射率光栅，在两种光栅的作用下，实现了单频激光器，压窄线宽。
26.本发明中设计的窄线宽光纤激光器所采用的器件均为保偏器件，可以有效抑制偏振扰动，引起跳模。
27.综上所述，本发明的窄线宽光纤激光器结构简单，环形腔腔长较短，采用新型二维材料作可饱和吸收体，实现了较窄线宽单纵模激光器。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
29.尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。