[發明專利]高重頻鎖模光纖激光器

無效

• 申請號: 201110421735.8
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102496842A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 葉濘濘;潘政清;葉青;蔡海文;瞿榮輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098;H01S3/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明屬于激光超短脈沖，特別是一種高重頻鎖模光纖激光器。

背景技術

高重復頻率(簡稱為高重頻)超短脈沖激光器是高速光采樣、精確距離測量、精密激光雷達等科研、工業、國防軍事應用的關鍵技術，是激光技術發展的前沿方向之一，也是近來激光器研究領域的一大熱點問題。更高的重復頻率意味著更大的縱模間隔。GHz以上量級鎖模脈沖序列頻域上的各階縱模將能被現有的濾波元件區分，易于實現對單縱模進行強度、相位調制，獲得所需要的波形，從而應用在高速光通信系統、激光與物質相互作用、量子動力學控制等領域。

鎖模光纖激光器是實現超短脈沖最有效的方式之一。目前的現有高重頻鎖模光纖器有主動鎖模、被動諧波鎖模和超短腔鎖模三種方式。

主動鎖模【參見Feng，H.，et?al.，Generation?of?10-GHz?ultra-short?pulseswith?low?time?jitter?in?an?actively?mode-locked?fiber?laser.Laser?Physics，2011.21(2)】增加了有源調制器破壞了全光纖結構，更進一步的為了獲得高重頻和穩定的脈沖序列，需要復雜的高頻電路及反饋電路作為支持，加以控制，這將直接導致系統的復雜和昂貴，而且由于電學帶寬的限制，脈沖最短只能達到皮秒量級；

采用被動諧波鎖模雖可以獲得飛秒級脈沖【參見Sobon，G.，et?al.，10GHzpassive?harmonic?mode-locking?in?Er-Yb?double-clad?fiber?laser.OpticsCommunications，2011.284(18)】，但是通常需要很高的泵浦功率來達到高次諧波的目的，又因為不是工作于基頻狀態，其脈沖的均勻性和穩定性存在一定問題，光纖激光器的結構也通常較為復雜。

基于短腔結構的高重復頻率被動鎖模技術不需任何外界的有源調制器件，而且由于腔長較短，基本不用考慮色散問題，激光器結構簡單，脈沖質量較穩定，但是其穩態鎖模脈沖重復頻率取決于腔體長度。

磷酸鹽玻璃對稀土離子具有極高的溶解度，而且可忽略團簇效應，隨著多組分氧化物玻璃光纖制備技術的發展，國內外均制備出了增益系數達到5dB/cm的鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃光纖，在短腔單頻光纖激光器中已得到良好的應用。摻稀土磷酸鹽玻璃光纖的增益系數比石英光纖高兩個數量級，使其成為研究高重頻被動鎖模光纖激光器的理想增益介質。

超短腔鎖模光纖激光器基本采用磷酸鹽光纖作為增益介質，其鎖模器件大多采用半導體飽和吸收鏡(簡稱為SESAMs)【參見Byun，H.，et?al.，Compact，stable1GHz?femtosecond?Er-doped?fiber?lasers.Appl.Opt.，2010.49(29)】，然而SESAMs可調諧范圍很窄，而且需要很復雜的生產和包裝過程，其散熱問題也需特別注意。一種簡單而經濟的替代方案是采用單壁碳納米管(簡稱為SWCNTs)【Yamashita，S.，et?al.，5-GHz?pulsed?fiber?Fabry-Perot?laser?mode-locked?using?carbonnanotubes.Photonics?Technology?Letters，IEEE，2005.17(4)】，其工作波長取決于SWCNTs的直徑，可調諧范圍較窄；如果要獲得較大的可調節范圍必須采用多種直徑的SWCNTs，這將導致非飽和損耗的增大和損傷閾值的減小，從而影響其可飽和吸收作用。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高重頻鎖模激光器，該鎖模光纖激光器，具有體積小，系統簡單，轉化效率高，使用波長范圍大，損傷閾值高，產生的超短脈沖輸出性能穩定的特點。

本發明的的技術解決方案如下：

一種高重頻鎖模光纖激光器，包括泵浦激光器和激光諧振腔，其特點在于，所述的激光諧振腔是FP腔結構，增益介質和鎖模元件位于兩個光纖連接件的端面之間，該光纖連接件的端面鍍有雙色膜，所述的增益光纖為摻稀土離子的磷酸鹽光纖，所述的鎖模元件為石墨烯，所述的激光諧振腔的一端經激光隔離器直接輸出，該激光諧振腔的另一端接波分復用器的一個輸出端，該波分復用器的一個輸入端接所述的泵浦激光器，該波分復用器的另一個輸出端接激光隔離器輸出激光，所述的激光諧振腔的溫度由溫度控制系統控制。

所述的增益光纖為摻稀土離子的磷酸鹽光纖，其長度的取值范圍為1-5cm。