[發(fā)明專利]摻鐿多芯光子晶體光纖鎖模激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010295426.6
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN101969175A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡明列;方曉惠;王清月
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/098
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種摻鐿多芯光子晶體光纖鎖模激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在先技術(shù)[1]是一種能輸出18nJ單脈沖能量的光子晶體光纖振蕩系統(tǒng)。它包含一根模場直徑為29μm的光子晶體光纖。這種光纖在包層中引入周期排列的空氣孔結(jié)構(gòu)，可以提供比傳統(tǒng)光纖大一個(gè)數(shù)量級(jí)的模場面積并保持單模運(yùn)轉(zhuǎn)。使得單脈沖能量從傳統(tǒng)激光器的皮焦耳(pJ)量級(jí)，提升到幾十個(gè)納焦耳(nJ)。但是，由于受到彎曲損耗以及熱透鏡效應(yīng)的影響，光子晶體光纖的模場面積不能無限增大，為了得到更高的脈沖能量，往往需要放大級(jí)對激光器輸出的超短脈沖進(jìn)行放大，而放大過程不僅增加了激光系統(tǒng)的成本，喪失了其易用性，而且會(huì)對脈沖的形狀和穩(wěn)定性造成一定的破壞。

多芯光子晶體光纖為進(jìn)一步提高光纖模場面積提供了一種有效的解決方案。多芯光子晶體光纖是在一個(gè)共用的內(nèi)包層中嵌埋多根單模纖芯，纖芯排列成環(huán)形、矩形等規(guī)則的集合形狀，這些纖芯的直徑和摻雜濃度都相等，且相互間距離接近達(dá)到微米量級(jí)，在傳輸過程中通過瞬逝波產(chǎn)生耦合。光纖總的模場面積隨纖芯數(shù)量成比例的增加，大大降低了光纖中的非線性，達(dá)到提高激光器單脈沖能量的目的。多芯光子晶體光纖各個(gè)纖芯之間相互耦合，形成多個(gè)本征超模，而只有同相位超模具有高斯形遠(yuǎn)場分布。因此，目前以多芯光子晶體光纖為介質(zhì)的激光器面臨的主要問題是如何保證各個(gè)纖芯同相位，即鎖相。

在先技術(shù)[2]是通過塔爾伯特腔實(shí)現(xiàn)多芯光纖的鎖相運(yùn)轉(zhuǎn)的。它將反射端鏡放置在距離光纖端面z處。當(dāng)z＝zt(zt為塔爾伯特距離)時(shí)，同相位超模的反射損耗最小，能夠建立起激光振蕩，而其他超模反射損耗太大，損耗大于增益而不能建立起激光振蕩，從而實(shí)現(xiàn)多芯光纖激光器的鎖相運(yùn)轉(zhuǎn)。但是塔爾伯特距離與纖芯間距有關(guān)，通常僅為幾個(gè)毫米，要求調(diào)節(jié)精度高，而且難以在光纖和端鏡之間加入任何元件，更不適合在環(huán)形腔中應(yīng)用。

在先技術(shù)[3]是通過小孔來實(shí)現(xiàn)多芯光纖的鎖相運(yùn)轉(zhuǎn)的。它將小孔放置在光纖出射端透鏡的后焦面上，同相位超模的遠(yuǎn)場具有高斯分布，因而通過小孔時(shí)損耗最小，而其他超模遠(yuǎn)場為環(huán)形或瓣?duì)罘植迹行膹?qiáng)度弱，通過小孔時(shí)損耗大。因此，只有同相位超模能夠建立起激光振蕩，從而實(shí)現(xiàn)多芯光纖激光器的鎖相運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，透鏡后焦面光斑的大小是由透鏡參數(shù)決定的，而此透鏡參數(shù)由光纖的纖芯大小和數(shù)值孔徑?jīng)Q定，小孔的大小只能適應(yīng)透鏡后焦面光斑的大小。因此，小孔選模方法對小孔的大小選擇要求很高。小孔太大，不利于充分損耗其他超模，無法建立起鎖相運(yùn)轉(zhuǎn)；小孔太小，同相位超模損耗太大，影響激光腔的效率。因此要求小孔尺寸達(dá)到微米量級(jí)的精度，這對小孔加工和光路的調(diào)節(jié)都有很高要求。

有關(guān)涉及到本發(fā)明技術(shù)的文獻(xiàn)和報(bào)道如下：

[1]Y.J.Song，M.L.Hu，C.L.Gu，et?al.，Mode-locked?Yb-doped?large-mode-area?photoniccrystal?fiber?laser?operating?in?the?vicinity?of?zero?cavity?dispersion，Laser?Physics?Letters，2010，7(3)：230-235“工作在零色散區(qū)域的摻鐿大模場面積光子晶體光纖鎖模激光器”激光物理快報(bào)，2010，7(3)：230-235

[2]L.Michaille，C.R.Bennett，D.M.Taylor，et?al.，Phase?locking?and?supermode?selection?inmulticore?photonic?crystal?fiber?lasers?with?a?large?doped?area，Optics?Letters，2005，30(13)：1668-1670“大模面積多芯光子晶體光纖的鎖相和超模選擇”光學(xué)快報(bào)，2005，30(13)：1668-1670

[3]L.Michaille，D.M.Taylor，C.R.Bennett，et?al.，Characteristics?of?a?Q-switched?multicorephotonic?crystal?fiber?laser?with?a?very?large?mode?field?area，Optics?Letters，2008，33(1)：71-73“大模面積多芯光子晶體光纖調(diào)Q激光器”光學(xué)快報(bào)，2008，33(1)：71-73

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種摻鐿多芯光子晶體光纖鎖模激光器，該激光器輸出的脈沖具有光譜寬，脈寬窄和能量高的特點(diǎn)。