1.引言

2μm波段摻銩光纖激光器工作在人眼安全波段、效率高、光束質量好，可廣泛應用于激光醫(yī)療、傳感、雷達和空間通信等領域，也可作為3--5μｍ中紅外光參量振蕩的泵浦源。近十年，摻銩光纖激光技術在高功率、寬調諧范圍及脈沖激光領域已取得了快速的進展。多波長光纖激光器結構簡單、成本低、穩(wěn)定性好，在波分復用系統(tǒng)、分布式光纖傳感系統(tǒng)、微波光子技術等方面具有很好的應用價值。獲得多波長的方法主要有非線性偏振旋轉效應和四波混頻效應的多波長摻銩光纖激光器，非線性光纖環(huán)形鏡的多波長摻銩光纖激光器。

本文提出了一種利用光纖馬赫－曾德（M-Z）干涉儀濾波的多波長摻銩光纖激光器，并采用1573nm光纖激光泵浦一段4m長單模摻銩光纖的環(huán)形腔結構。實現(xiàn)了2μm波段1--3個波長的多波長激光輸出， 輸出的單波長激光3dB線寬為0.048nm， 邊模抑制比為53dB。

2.實驗結構與工作原理

基于光纖M-Z干涉儀濾波的多波長摻銩光纖激光器結構如圖1所示， 兩個級聯(lián)的2×2耦合器（3dB） 構成的M-Z干涉儀， 通過一個3dB耦合器接入激光環(huán)形腔， 另一個3dB耦合器兩端光纖連接作為Sagnac全反射鏡，該結構構成了反射式濾波器。中心波長為1573nm光纖激光泵浦源通過一個1570/2000nm波分復用器（WDM）注入一段4m長單模摻銩光纖（TDF）中，摻銩光纖的數(shù)值孔徑、1570nm處吸收、2000nm模場直徑分別為0.15、15dB/m、10.5μm。摻銩光纖中Tm3+粒子受激輻射產(chǎn)生的背向增益經(jīng)M-Z干涉儀濾波后，在輸出耦合器90%端口反饋，在環(huán)形腔內不斷放大而形成激光振蕩，在10%端口輸出，采用光譜分析儀（AQ6375）觀測光譜。利用偏振控制器（PC） 改變腔內激光偏振態(tài)，光隔離器保證環(huán)形腔內單方向通光。

光纖M-Z干涉濾波器由兩個3dB光纖耦合器組成，初始輸入光被耦合器1分為強度相等的兩束光，在耦合器2的3、4端口干涉， 耦合器2的3、4 端口相連形成環(huán)路， 干涉光沿環(huán)路返回耦合器1中再次干涉并輸出。光纖M-Z干涉儀的濾波特性由耦合器的分光比和干涉儀兩臂的臂長差共同決定。

3.實驗結果與討論

1573nm光纖激光器的輸出功率為250mW，2μm波段的1895nm附近形成了多波長激光振蕩，由于M-Z的梳狀濾波周期較小，相近模式激光之間存在模式競爭。調節(jié)PC改變腔內激光偏振態(tài)來抑制一些波長振蕩，1.9μm波段得到1--3個波長數(shù)的多波長激光輸出。圖2為1h內不同波長數(shù)的多波長激光輸出光譜。其中，單波長激光中心波長為1895.5nm，3dB線寬約為0.048nm，邊模抑制比為53dB；雙波長激光波長間隔約為1nm，邊模抑制比為50dB�？梢钥闯�，在60min內，單波長和三波長輸出比較穩(wěn)定， 雙波長在0.5nm范圍內產(chǎn)生了漂移。