本發(fā)明屬于光纖通信和光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器。

背景技術(shù)：

光纖激光器具有光束質(zhì)量好、效率高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、易于散熱、易于實(shí)現(xiàn)高功率、易維護(hù)多種特點(diǎn),受到人們的廣泛關(guān)注。尤其是具有高光束質(zhì)量、高輸出功率、高穩(wěn)定性的調(diào)、鎖模脈沖光纖激光器，在生物醫(yī)療、激光通信、激光測(cè)距、激光武器、激光加工等多種領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在現(xiàn)代眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是光學(xué)頻率梳和光纖授時(shí)領(lǐng)域中，需要低時(shí)域抖動(dòng)、高重復(fù)頻率的飛秒脈沖。利用飛秒激光頻率梳進(jìn)行頻率測(cè)量，需要得到信噪比較高的拍頻信號(hào)，這就要求飛秒激光頻率梳的每根光梳都有盡量高的功率，在飛秒激光總輸出功率一定的情況下，重復(fù)頻率越高，梳齒之間的距離越大，每根光梳獲得的功率就越高。所以，如何獲取高重復(fù)頻率的飛秒激光光源就成為人們非常關(guān)心的問(wèn)題,例如用于頻率標(biāo)準(zhǔn)的鈦寶石飛秒激光器的典型重復(fù)頻率就1ghz左右在基于光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的授時(shí)及同步領(lǐng)域中，也需要用到低時(shí)域抖動(dòng)、高重復(fù)頻率的飛秒光纖激光器。計(jì)算表明，光纖授時(shí)的時(shí)延抖動(dòng)與激光器的重復(fù)頻率成反比，因此提高飛秒激光器的重復(fù)頻率成為降低光纖授時(shí)時(shí)延抖動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

鎖模技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高峰值功率的飛秒或皮秒量級(jí)的脈沖輸出,調(diào)q技術(shù)可以產(chǎn)生脈寬和重復(fù)頻率可調(diào)諧的激光脈沖輸出。傳統(tǒng)的調(diào)技術(shù)是通過(guò)在腔內(nèi)加入聲光、電光調(diào)制器或固態(tài)可飽和吸收體等自由空間元件實(shí)現(xiàn),抗環(huán)境干擾能力差,而光纖與非光纖器件的熔接會(huì)增加諧振腔的損耗、降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性,不利于系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)分析，提供一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器，由第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器、第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器、3*3光纖耦合器、偏振控制器、半導(dǎo)體光放大器、偏振相關(guān)隔離器、可調(diào)諧帶通濾波器、鉺鐿共摻光纖放大器組成，其中3*3光纖耦合器共有六個(gè)端口a、b、c、d、e、f，其余器件均有兩個(gè)端口；第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器分別與3*3光纖耦合器的a端口和b端口相連，3*3光纖耦合器的f端口與偏振控制器的一端相連，偏振控制器的另一端與半導(dǎo)體光放大器的一端相連半導(dǎo)體光放大器的另一端與偏振相關(guān)隔離器的輸入端相連，偏振相關(guān)隔離器的輸出端與可調(diào)諧帶通濾波器的輸入端相連，可調(diào)諧帶通濾波器的輸出端與鉺鐿共摻光纖放大器的輸入端相連，鉺鐿共摻光纖放大器的輸出端與3*3光纖耦合器的c端口相連；3*3光纖耦合器、偏振控制器、半導(dǎo)體光放大器、偏振相關(guān)隔離器、可調(diào)諧帶通濾波器、鉺鐿共摻光纖放大器構(gòu)成一個(gè)閉合回路形成諧振腔，第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器通過(guò)3*3光纖耦合器向半導(dǎo)體光放大器注入激光，使半導(dǎo)體光放大器產(chǎn)生四波混頻或者增益色散；3*3光纖耦合器的d、e端口分別作為激光器的輸出端口連接示波器和光譜儀用來(lái)檢測(cè)波形和光譜。

所述的連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器，將半導(dǎo)體光放大的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整至500ma,鉺鐿共摻放大器的驅(qū)動(dòng)功率為150mw,并調(diào)整偏振控制器,使所述連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器處于鎖模狀態(tài)，此時(shí)，將第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器通過(guò)3*3光纖耦合器向半導(dǎo)體光放大器注入激光，并調(diào)整可調(diào)諧濾波器，使兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)在其通帶范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)諧兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)使得它們輸出的波長(zhǎng)和諧振腔的兩個(gè)模式重合，并使得這兩個(gè)模式振蕩加強(qiáng)、穩(wěn)定，同時(shí)由于四波混頻作用，產(chǎn)生相同頻率差的新頻率；兩個(gè)激光器的頻率差即為一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器的重復(fù)頻率，并通過(guò)調(diào)諧第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器的波長(zhǎng)差，改變一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器的重復(fù)頻率，并使得脈沖重復(fù)頻率達(dá)到上百ghz。

所述的連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器，將半導(dǎo)體光放大器的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整至500ma,鉺鐿共摻放大器的驅(qū)動(dòng)功率為150mw,并調(diào)整偏振控制器,使所述連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器處于調(diào)q狀態(tài)，此時(shí)，第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器的激光注入到半導(dǎo)體光放大器中，第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器關(guān)閉，同時(shí)調(diào)諧第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器的波長(zhǎng)在可調(diào)諧帶通濾波器通帶以外，以避免引入新的振蕩由于交叉增益調(diào)制作用，注入光會(huì)對(duì)調(diào)q激光器的諧振腔增益產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響激光器的脈沖重復(fù)頻率和脈沖寬度，并使輸出脈沖是亮脈沖或者是暗脈沖。

本發(fā)明的工作原理：

利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)形腔激光器鎖模的物理機(jī)制為:通過(guò)偏振相關(guān)隔離器的線偏振光經(jīng)過(guò)偏振控制器后變成橢圓偏振光，這個(gè)橢圓偏振光可以被認(rèn)為是強(qiáng)度不等的左旋與右旋圓偏振光的合成。當(dāng)這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向不同的圓偏振光經(jīng)過(guò)鉺鐿共摻放大器得到增益放大時(shí)，經(jīng)歷了腔內(nèi)的非線性效應(yīng)產(chǎn)生不同的非線性相移，由于非線性相移與強(qiáng)度有關(guān)，因而沿脈沖不同位置處產(chǎn)生的相移不同。最后，當(dāng)兩圓偏振光在偏振控制器處相遇時(shí)，將產(chǎn)生相干疊加效應(yīng)，使腔內(nèi)產(chǎn)生自幅度調(diào)制的可飽和吸收體效應(yīng)，即脈沖窄化效應(yīng)。激光器結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體光放大器，它在激光器中有兩個(gè)任務(wù)，一是作為激光器的增益介質(zhì)，二是引入交叉增益調(diào)制、四波混頻及增益色散；偏振隔離器是使激光腔內(nèi)的光做單向運(yùn)轉(zhuǎn)；可調(diào)諧帶通濾波器起到選擇波長(zhǎng)的作用，并且可以限制激光器起振的模式數(shù)量，以避免模式之間爭(zhēng)搶載流子。偏振控制器放于半導(dǎo)體光放大器之前，通過(guò)調(diào)整輸入到半導(dǎo)體光放大器的光的偏振態(tài)來(lái)改變光功率在半導(dǎo)體光放大器的te/tm上的功率分配。兩個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)諧單頻激光器通過(guò)一個(gè)3*3的光耦合器，將信號(hào)注入到半導(dǎo)體光放大器，對(duì)準(zhǔn)諧振腔的兩個(gè)模式，是這兩個(gè)模式振蕩穩(wěn)定，同時(shí)在半導(dǎo)體光放大器中產(chǎn)生四波混頻作用產(chǎn)生振蕩頻率。當(dāng)只有一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)諧的單頻激光器注入半導(dǎo)體光放大器時(shí)，通過(guò)交叉增益調(diào)制作用，改變諧振腔的增益，由于半導(dǎo)體的色散和增益有很大關(guān)系，增益的變化，會(huì)改變腔內(nèi)色散量的大小，從而改變脈沖的寬度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

一、本發(fā)明連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、脈寬調(diào)諧范圍大，能夠在常溫下穩(wěn)定工作。

二、激光器處于鎖模狀態(tài)時(shí)，拍頻光的頻率差決定了脈沖重復(fù)頻率調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單，重復(fù)頻率可高達(dá)上百ghz。

三、激光器處于鎖模狀態(tài)時(shí)，注入單頻激光的功率決定了輸出脈沖的脈沖寬度，脈寬調(diào)諧范圍大，可輸出亮脈沖和暗脈沖。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的暗脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2、第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器3、3*3光纖耦合器4、偏振控制器5、半導(dǎo)體光放大器6、偏振相關(guān)隔離器7、可調(diào)諧帶通濾波器8、鉺鐿共摻光纖放大器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明,但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器，由第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1、第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2、3*3光纖耦合器3、偏振控制器4、半導(dǎo)體光放大器5、偏振相關(guān)隔離器6、可調(diào)諧帶通濾波器7、鉺鐿共摻光纖放大器8組成，其中3*3光纖耦合器共有六個(gè)端口a、b、c、d、e、f，其余器件均有兩個(gè)端口；第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2分別與3*3光纖耦合器3的a端口和b端口相連，3*3光纖耦合器3的f端口與偏振控制器4的一端相連，偏振控制器4的另一端與半導(dǎo)體光放大器5的一端相連，半導(dǎo)體光放大器5的另一端與偏振相關(guān)隔離器6的輸入端相連，偏振相關(guān)隔離器6的輸出端與可調(diào)諧帶通濾波器7的輸入端相連，可調(diào)諧帶通濾波器7的輸出端與鉺鐿共摻光纖放大器8的輸入端相連，鉺鐿共摻光纖放大器8的輸出端與3*3光纖耦合器3的c端口相連；3*3光纖耦合器3、偏振控制器4、半導(dǎo)體光放大器5、偏振相關(guān)隔離器6、可調(diào)諧帶通濾波器7、鉺鐿共摻光纖放大器8構(gòu)成一個(gè)閉合回路形成諧振腔，第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2通過(guò)3*3光纖耦合器3向半導(dǎo)體光放大器5注入激光，使半導(dǎo)體光放大器5產(chǎn)生四波混頻、交叉增益調(diào)制或者增益色散；3*3光纖耦合器3的d、e端口分別作為激光器的輸出端口連接示波器和光譜儀用來(lái)檢測(cè)波形和光譜。

實(shí)施例一：

本發(fā)明中，將半導(dǎo)體光放大5的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整至500ma,鉺鐿共摻放大器8的驅(qū)動(dòng)功率為150mw,并調(diào)整偏振控制器4,使所述連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器處于鎖模狀態(tài)，此時(shí)，將第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2通過(guò)3*3光纖耦合器3向半導(dǎo)體光放大器5注入激光，并調(diào)整可調(diào)諧濾波器7，使兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)在其通帶范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)諧兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)使得它們輸出的波長(zhǎng)和諧振腔的兩個(gè)模式重合，并使得這兩個(gè)模式振蕩加強(qiáng)、穩(wěn)定，同時(shí)由于四波混頻作用，產(chǎn)生相同頻率差的新頻率；兩個(gè)激光器的頻率差即為連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器的重復(fù)頻率，并通過(guò)調(diào)諧第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1和第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2的波長(zhǎng)差，改變一種連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器的重復(fù)頻率,并使得脈沖重復(fù)頻率達(dá)到上百ghz。

實(shí)施例二：

本發(fā)明中，將半導(dǎo)體光放大器5的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整至500ma,鉺鐿共摻放大器8的驅(qū)動(dòng)功率為150mw,并調(diào)整偏振控制器4,使所述連續(xù)光注入半導(dǎo)體光放大器的脈沖激光器處于調(diào)q狀態(tài)，此時(shí)，第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1的激光注入到半導(dǎo)體光放大器5中，第二波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器2關(guān)閉，同時(shí)調(diào)諧第一波長(zhǎng)可調(diào)諧窄線寬單頻激光器1的波長(zhǎng)在可調(diào)諧帶通濾波器7通帶以外，由于交叉增益調(diào)制作用，注入光會(huì)對(duì)調(diào)q激光器的諧振腔增益產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響激光器的脈沖重復(fù)頻率和脈沖寬度，并使輸出脈沖是亮脈沖或者是暗脈沖。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,并不用于限制本發(fā)明,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和變型,這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。