锁模自动化的非线性偏振旋转光纤激光器通过输出偏振测量

本文的目的是提出一种自动化校准过程来获得非线性偏振旋转光纤激光器模式锁定（ML）。这个过程是基于两个基本步骤：通过测量激光器的输出信号的偏振，然后设置向上的自启动控制系统，以获得到ML检测ML制度。

光纤激光器已经成为时下光学的重要工具。它们是相干的近红外光的有效源和它们现在延伸到所述电磁光谱的中红外部分。其成本低，易于使用都使得他们有吸引力的替代相干光的其它来源，例如固态激光器。光纤激光器也能提供超短脉冲（100 FSEC或更小）时，ML机构被插在纤维空腔中。有许多方法来设计这种ML机制如非线性循环反射镜和可饱和吸收器。其中之一，广泛使用˚F或它的简单性，基于所述信号^1,2的非线性偏振旋转（NPR）。它使用的信号的极化椭圆经历旋转正比于它的强度，因为它在激光腔中的纤维中传播的事实。通过在空腔中插入一个偏振器，本NPR的信号的往返过程中导致依赖于强度的损失。

激光然后可以通过控制偏振状态被强制ML。有效地，信号的高功率部分将经受降低损失（ 图1），这最终将导致光的超短脉冲的形成时的激光被接通和从低功率噪声信号开始。然而，这种方法的缺点是，偏振状态控制器（PSC）必须正确对齐获得的ML。通常，操作者通过用快纵改变PSC的位置和分析激光的输出信号手动发现对MLhotodiode，光频谱分析仪或一非线性光学自相关器。一旦被检测到的脉冲的发射时，操作者停止改变所述PSC的位置，因为激光是ML。显然，获得激光自启动自动导致效率的重要收获。这是特别真实当激光受扰动改变取向或空腔配置，因为操作者必须一次次经过对齐过程。在过去十年中，不同的方法已经被提出来实现这种自动化。海尔威格等 ^3中使用压电榨汁控制在组合偏振与信号的极化状态的具有分裂振幅的-全光纤光仪检测ML全面分析。 Radnarotov 等 ^4中使用的液晶板的PSCs基于所述RF频谱检测ML的分析。 Shen等人 ^5中使用压电榨汁控制偏振和光电二极管/高速计数器系统来检测的ML。最近，提出根据一种进化算法的策略，其中所述检测是通过一个高带宽的光电二极管与一个intensimetric二阶自相关器和一个光学频谱分析仪提供组合。控制然后与空腔⁶内的两个电子驱动的PSCs进行。

本文介绍的检测ML并将其应用到自动化技术迫使光纤激光器ML的创新方式。激光的ML的检测是通过分析作为所述PSC的角度被扫过的信号的输出偏振状态如何变化来实现的。如将要示出，到ML的过渡与在偏振态通过测量输出信号的斯托克斯参数的一个可检测一个突然的变化相关联。一个事实，即脉冲比CW信号越强，将进行更重要的NPR EXPlains这种变化。由于激光的输出立即位于空腔中的偏振器之前，在该位置的脉冲的偏振状态是由一个CW信号的偏振状态（ 图2）不同，将用于鉴别对ML状态。这个过程，它的第一个实验实现的理论方面奥利弗等人作了介绍^。7。在这篇文章中，重点将放在程序，它的局限和自身优势的技术方面。

这种技术是实现相对简单，并且不需要复杂的测量仪器来检测ML状态并自动激光的对准来获得的ML。通过可编程接口可调外使用PSC是必需的。不同的PSCs可以在原则上可以使用：压电榨汁，液晶，由电动机，磁光晶体或机动的全光纤PSC基于ö旋转波片ñ挤压和扭曲纤维^8。在这篇文章中，后者被使用，全光纤机动姚明型PSC。以检测的偏振状态的昂贵的商业偏振都可以使用。然而，由于只需要第一斯托克斯参数的值，在组合偏振分束器与两个光电二极管将足以所示在这篇文章。

所有这些组件是廉价的广泛使用的掺铒光纤激光器。基于此过程的反馈回路可以在几分钟内找到的ML。这个反应时间是合适的光纤激光器的大多数应用是相媲美的其它现有技术。实际上，响应时间是由用于分析的信号的极化电子的限制。最后，虽然该过程这里施加到similariton ⁹掺铒光纤激光器，它可以立即用于任何基于NPR的光纤激光器作为上述设备或其equivalen吨在感兴趣的波长变得可用。