波长可切换窄线宽单频掺镱光纤激光器.docx

【波长可切换窄线宽单频掺镱光纤激光器】是一种先进的光纤激光技术，它在科研和工业领域中有着广泛的应用。这种激光器的独特之处在于其能够在保持窄线宽的同时，灵活地在不同波长间切换，为各种精密测量和光学应用提供了可能性。 单频光纤激光器的核心优势在于其激光输出特性：线宽极窄，意味着它的光谱纯净度高，信噪比优越，散热性能良好，结构紧凑，并且容易集成。这使得它们特别适合用于激光冷却、引力波探测、光通信、光纤传感和光谱分析等高精度需求的场景。 常见的单频光纤激光器根据腔型结构可分为短直腔、环形腔和复合腔。短直腔型如分布反馈式和分布布拉格反射式激光器虽然结构简单，但线宽控制不如环形腔和复合腔型精确。环形腔和复合腔型由于腔体较长，可以更方便地引入窄带滤波器件，以确保只有一纵模振荡，且输出线宽更窄。 在双波长单频光纤激光器的研究中，Yin Bin等人通过在保偏光纤上刻写啁啾光栅，成功实现了单双波长切换，输出线宽分别达到325 Hz和355 Hz。朱涛等利用级联光纤布拉格光栅，获得了20纳米波长间隔的双波长输出，线宽稳定在700 Hz左右。Feng T等人采用复合腔结构，结合高反光纤布拉格光栅和三环偏振控制器，获得了0.612纳米间隔、线宽为687 Hz和678 Hz的单双波长切换。 本文介绍的方法是将高精度滤波器集成到环形腔中，该滤波器由三端口环形器、偏振控制器、未泵浦保偏掺镱光纤和光纤布拉格光栅组成。通过驻波干涉效应和梳状谱，实现了单双波长切换，并能获得更窄的线宽输出。实验结果表明，无论单波长还是双波长，输出稳定性良好，光学信噪比超过50 dB。 实验装置包括一个480 mW的980nm单模半导体激光器作为泵浦源，通过980/1060 nm波分复用器耦合进入谐振腔，泵浦1.5米的高掺杂镱离子增益光纤。增益光纤与1064 nm的环形器1端口相连，环形器2端口连接0.9米的保偏掺镱光纤，再与宽带约2 nm的高反光纤布拉格光栅相连。偏振控制器、保偏掺镱光纤和FBG组合形成高精度滤波器，抑制腔内模式数量，选择单纵模。环形器3端口连接1×2耦合器，10%端口输出单频激光，整个谐振腔长约9.5米，对应纵模频率间隔约为21.7 MHz。 环形器的高隔离度保证了腔内的单向传输，防止980nm的剩余泵浦光进入保偏掺镱光纤，避免对PM-YDF的额外泵浦。FBG反射的光再次进入PM-YDF，完成激光的循环振荡，从而实现单频激光的输出。 这种波长可切换的窄线宽单频掺镱光纤激光器通过创新的腔体设计和高精度滤波器的应用，不仅提高了激光的输出质量和稳定性，还增强了其在多波长应用中的灵活性，为科学研究和技术开发提供了强大的工具。