[發明專利]全正色散耗散型納秒級脈沖可整形的被動鎖模光纖激光器系統

有效

• 申請號: 201110299937.X
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103022861A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王屹山;李曉輝;李成;高存孝;張偉;趙衛;牛林全;朱少嵐;沈德元
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發明屬光學領域，涉及一種光纖激光器系統，尤其涉及一種可整形的全正色散耗散型納秒級鎖模脈沖光纖激光器系統。

背景技術

納秒量級的鎖模光纖激光器具有結構緊湊、成本低廉、性能穩定、調節簡便、便于耦合等優勢，在國防，軍事，以及科研方面都有重要的用途。

與傳統的固體鎖模激光器相比，光纖激光器自身的色散、非線性以及偏振態等特性使其在鎖模脈沖激光器領域具有獨特的優勢?；谌⒌暮纳⑿兔}沖，其形成機理不同于保守態下的群速色散和自相位調制平衡而形成的孤子脈沖。孤子脈沖能量受到孤子面積理論的限制，脈沖能量限制在0.1nJ以下。而耗散型脈沖是基于全正色散，光譜濾波，以及光纖非線性和激光腔內增益和損耗共同作用的結果，因而具有脈沖能量高、脈寬相對較寬(皮秒量級)，峰值功率小，易于進行展寬而受光纖非線性影響相對較小的特點。傳統的調Q鎖模脈沖是基于Q開關調節腔內的增益和損耗形成低Q值存儲能量，高Q值釋放能量的工作模式，其產生的脈沖雖然在納秒量級但是脈沖和脈沖之間無相干性，因而不能進行脈沖展寬或壓縮，因此其應用受到局限。而基于全正色散的鎖模激光器本身能夠產生皮秒量級的啁啾脈沖，在經過一定量的色散光纖展寬，就能產生納秒級的鎖模脈沖。通過設計合適的負色散器件(如光柵對)，就能使得脈沖再次壓回皮秒甚飛秒量級。此外，通過調節激光腔內的偏振狀態，可以得到不同形狀的光譜，由于鎖模脈沖的光譜和脈沖是嚴格意義上的傅里葉變換關系，因而光譜不同，脈沖形狀也就不同。基于這一思想，可以通過調節鎖模光纖激光器的鎖模狀態以及外加濾波器等手段控制光譜的形狀來控制脈沖的特性。近年來也有文獻報道利用長腔光纖激光器產生納秒脈沖，但是經過驗證這種光纖激光器產生的納秒脈沖經過長距離傳輸其特性很難改變，說明長腔產生的納秒級脈沖相位復雜不能用普通的線性色散器件進行展寬或者壓縮。因而其應用也受到限制。而基于全正色散的皮秒量級的光纖激光器所產生的啁啾脈沖經過色散光纖展寬后，其脈沖特性和光譜特性嚴格滿足傅里葉變換關系。大的啁啾保證鎖模脈沖受光纖非線性影響小，高的輸出能量保證脈沖經過長的色散光纖還有足夠的剩余能量。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種脈沖能量高、散熱效果好、易于調節、操作簡便以及可作為啁啾脈沖放大的前端系統的全正色散耗散型納秒級脈沖可整形的被動鎖模光纖激光器系統。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種全正色散耗散型納秒級脈沖可整形的被動鎖模光纖激光器系統，其特殊之處在于：所述全正色散耗散型納秒級脈沖可整形的被動鎖模光纖激光器系統包括全正色散耗散型皮秒脈沖產生子系統、脈沖展寬子系統以及帶有濾波功能的三級放大子系統；所述全正色散耗散型皮秒脈沖產生子系統通過脈沖展寬子系統接入帶有濾波功能的三級放大子系統。

上述全正色散耗散型皮秒脈沖產生子系統包括光纖耦合的半導體泵浦光源、波分復用器、摻鐿光纖、偏振相關隔離器、輸出耦合器、偏振控制器以及光學濾波器；所述光纖耦合的半導體泵浦光源產生泵浦光；所述光纖耦合的半導體泵浦光源所產生的泵浦光通過波分復用器注入摻鐿光纖；所述偏振相關隔離器、輸出耦合器、偏振控制器以及光學濾波器依次連接；所述光學濾波器接入波分復用器。

上述摻鐿光纖是Yb164的光纖；所述波分復用器的頻分范圍為980nm/1053nm；所述輸出耦合器的輸出比率為30％；所述半導體泵浦光源的工作波長是976nm的單模半導體激光器，其輸出功率為0-250mW；所述濾波器是1064±5nm濾波器；所述半導體泵浦光源、波分復用器、摻鐿光纖、偏振相關隔離器、輸出耦合器、偏振控制器以及光學濾波器之間采用HI?1060光纖連接。

上述脈沖展寬子系統是G?652標準單模光纖；所述輸出耦合器接入G?652標準單模光纖。

上述帶有濾波功能的三級放大子系統包括泵浦激光器、第一分束器、第二分束器、第一波分復用器、第一增益光纖、第二波分復用器、第二增益光纖、第三波分復用器、第三增益光纖、偏振無關隔離器以及濾波器；所述G?652標準單模光纖接入第一分束器；所述泵浦激光器通過第一分束器分別接入第一波分復用器以及第二分束器；所述第一波分復用器通過第一增益光纖接入第二波分復用器；所述泵浦激光器通過第一分束器接入第二分束器后分別接入第二波分復用器以及第三波分復用器；所述第二波分復用器通過第二增益光纖接入第三波分復用器；所述第三波分復用器通過第三增益光纖和偏振無關隔離器相連；所述偏振無關隔離器接入濾波器。