基于Sb2Se3可饱和吸收体的全光纤激光器及脉冲产生方法

本发明涉及光纤激光器，尤其涉基于sb2se3可饱和吸收体的全光纤激光器。

背景技术：

1、近年来，超快光纤激光器因其脉冲宽度窄、重复频率高的特点，在生物医学、光纤传感、光频梳、三维光镊、光超分子结构等诸多领域应用广泛。可饱和吸收体由于其结构紧凑、结构简单、成本低等优点，在超短脉冲光纤激光器中常被用作非线性光学元件。在各种材料构成的sa器件中，由于低维纳米材料独特的光学性质，如具有三阶非线性磁化率、超快载流子动力学和宽带吸收等优点，是超快光子学和被动锁模光纤激光器理想的非线性光学材料。研究发现，sb2se3是一种新型的环境友好型二维层状结构金属硫化合物材料，它具有光学带隙可调、载流子迁移率好等特点。由于它的优秀，因此sb2se3在激光器中具有很大的应用潜力。目前为止，没有用sb2se3形成的脉冲类型可切换的激光器，以满足市场的需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出于sb2se3可饱和吸收体的全光纤激光器，其可获得单双波长可调谐，孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲可切换，并且通过调整模块一的连续光源或偏振控制器，可以调整单双波长和输出脉冲种类。

2、具体地，本发明提供于基于sb2se3可饱和吸收体的全光纤激光器及脉冲产生方法，包括：

3、包括由模块一和模块二；

4、所述模块一包括：连续光源、波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、可饱和吸收体模组、和光耦合器一；

5、可饱和吸收体模组包括可饱和吸收体模组一和可饱或吸收体模组二，每次激光器工作时需要选择其中一个模组接入光路。所述可饱和吸收体模组一包括拉锥光纤sb2se3可饱和吸收体和单模光纤，所述可饱和吸收体模组二包括d型抛磨光纤sb2se3可饱和吸收体。

6、波分复用器的一个输入端与连续光源相连，输出端与掺铒光纤相连；掺铒光纤、偏振控制器、偏振无关隔离器、可饱和吸收体模组、光耦合器一顺次连接，光耦合器一的一个输出端连接波分复用器中另一个输入端，从而构成环形腔；

7、所述模块二包括：光耦合器二、光耦合器三、光耦合器四、光功率计、光谱仪、示波器和自相关仪；

8、光耦合器二的输入端与与光耦合器一的一个一个输出端相连；光耦合器二的一个输出端和光功率计相连，光耦合器二中的另一个输出端与光耦合器三相连；耦合器三的另一个输出端连接自相关仪；光耦合器四的两个输出端分别连接光谱仪与示波器。

9、所述可饱和吸收体模组用做激光腔内的脉冲锁模器件，通过选择不同的可饱和吸收体模组可以产生不同锁模类型的脉冲激光。当选择可饱和吸收体模组一时，模块一用来产生单波长1550nm波段的孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲以及双波长皮秒脉冲锁模输出；当选择可饱和吸收体模组二时，模块一用来产生1550nm波段的单波长传统孤子锁模脉冲输出。所述模块二用于观察和评价模块一中产生的脉冲情况。

10、所述模块一用来产生1550nm波段的单双波长、孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲；模块二用于观察模块一中的脉冲情况。

11、单双波长、孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲，是通过调节模块一中的连续光源或偏振控制器进行脉冲类型的切换。

12、进一步地，所述模块一中，波分复用器为1550/980nm波分复用器，连续光源为980nm连续光源，偏振无关隔离器为1550nm偏振无关隔离器，单模光纤为300m单模光纤，光耦合器一为30/70光耦合器；其波分复用器的980nm的输入端与连续光源相连，1550nm的输入端与光耦合器一的70％的输出端相连。

13、进一步地，拉锥光纤sb2se3可饱和吸收体为单模光纤拉锥到15μm后采用光学诱导沉积法，将sb2se3沉积到拉锥单模光纤腰部制作而成；d型抛磨光纤sb2se3可饱和吸收体为用紫外固化胶把单模光纤粘到3d打印的黑色基座上，手工抛磨后，采用光学诱导沉积法，将sb2se3沉积到d型抛磨光纤的抛磨部分而制成。

14、光学诱导沉积法的方法为：将sb2se3粉末与10ml酒精溶液混合，经超声波振荡1小时后，静置30分钟。取sb2se3溶液的上层溶液，滴入d型光纤和拉锥光纤表面，将1550nm连续波激光注入光纤，静置一小时，等待sb2se3干燥和沉淀，得到sb2se3锁模器件。

15、光学诱导沉积法的原理为：当光在锥腰部位传输时，由于有效折射率减小使得光纤模式被展宽，部分光扩散到空气中形成光倏逝场，随后与sb2se3酒精分散液滴相互作用，最终使sb2se3沉积到光纤上。

16、进一步地，所述模块一中各部件之间以纤芯对齐的方式熔接在一起。

17、进一步地，所述模块二中，光耦合器二、光耦合器三和光耦合器四均为50/50光耦合器；

18、光耦合器二中输入端与模块一中光耦合器一的30％的输出端相连，50％的输出端与光耦合器三相连，另一个50％的输出端与模块二中光功率计相连。

19、进一步地，模块一用来产生孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲以及双波长脉冲：孤子脉冲，输出波长1559.7nm，重复频率686.5khz；多纵模类噪声方波脉冲，输出波长为1558.8nm，中心重复频率为686.5khz；双波长脉冲一，输出波长为1557.8nm和1560.2nm，重复频率686.5khz；双波长脉冲二，输出波长为1531.9nm和1557.04nm，重复频率686.5khz。

20、进一步地，模块一用d型抛磨光纤sb2se3可饱和吸收体来产生孤子脉冲，输出波长1561.9nm，重复频率6.86mhz。

21、另外，本发明还提出一种基于sb2se3可饱和吸收体的全光纤激光器的脉冲产生方法：

22、由模块一产生单双波长、孤子脉冲与多纵模类噪声方波脉冲，模块一中光耦合器一的30％的输出端连接到模块三中分光占比为50％的光耦合器二；光耦合器二50％的输出端连接到50/50光耦合器三，另一个50％的输出端连接光功率计；光耦合器三的一个50％的输出端连接到光耦合器四；光谱仪、示波器和自相关仪则分别与光耦合器三、光耦合器四的输出端相连；通过模块二中的光谱仪、示波器和自相关仪进行观察和认定脉冲类型；通过调节模块一的连续光源或偏振控制器进行单双波长或脉冲类型的切换。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、本发明通过切换模块一泵浦功率或偏振控制器，从而切换单双波长或脉冲种类；通过本发明可以得到，使用拉锥光纤sb2se3可饱和吸收体的传统孤子脉冲中心波长1558.8nm，脉冲宽度为2.89ps，信噪比为56.37db，频谱仪1ghz跨度范围中良好的平坦度表明了稳定的锁模状态；多纵模类噪声脉冲中心波长约为1558.8nm，脉冲形状动态变化，自相关轨迹中间有个尖峰，两边为较为整齐的噪声排布，同时有多个纵模同时存在，其中，最高的信噪比为59.83db；双波长脉冲一锁模的两个中心波长分别为1557.8nm和1560.2nm，其3db带宽约为1.07nm和1.74nm，波长间距为2.4nm，脉冲宽度为2.61ps，信噪比为56.96db；双波长脉冲二锁模的两个中心波长分别为1531.9nm和1557.04nm，其3db带宽约为1.94nm和1.34nm，双波长的波长间距为25.14nm，脉冲宽度为2.91ps，信噪比为57.23db；使用d型抛磨光纤sb2se3可饱和吸收体来产生孤子脉冲，输出波长1561.9nm，重复频率6.86mhz，信噪比为40dbm；脉冲具有各自的中心波长、脉冲宽度和锁模类型，可以满足不同场合对不同脉冲的需求。