[發明專利]波長大范圍動態可調諧鎖模脈沖摻鉍光纖激光器

無效

• 申請號: 201210567765.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN102983484A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 羅智超;羅愛平;徐文成
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/098
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 歐陽凱;靳榮舉

技術領域：

本發明涉及應用于通信、醫學、光學測量等領域的光纖激光器，具體是一種波長大范圍動態可調諧的鎖模脈沖摻鉍光纖激光器。

背景技術：

目前作為光纖激光器的高效率增益介質主要有三種稀土離子（Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺）的摻雜光纖，它們的激射波長范圍分別在1030-1120nm（Yb³⁺）、1530-1600nm（Er³⁺）和1750-2100nm（Tm³⁺）。由此可以看出，光纖激光器的激射波長在1000-2000nm范圍內還有較大波長間隙（1150-1500nm）沒有相對應的高效率增益光纖，而恰恰這些不能激射的波長范圍在通信系統、醫學及航天等領域有著重要的應用。特別地，這些不能激射波長范圍包括了在1300nm附近的具有低光纖色散的光纖通信第二窗口。雖然在1300nm波長附近可以通過摻Pr³⁺光纖或者光纖拉曼效應來實現增益和激射，但是它們自身固有的缺點，例如摻Pr³⁺光纖與普通光纖的熔接困難，光纖拉曼效應系統的低效率及復雜性，使它們的應用受到了限制。因此，要在1150-1500nm范圍內獲得高效率的增益和光纖激光輸出，必然要尋找具有更大帶寬、更高效率的新型增益介質，這對光纖激光技術的發展無疑具有非常重要的意義。

近幾年來一種新的增益介質——摻鉍光纖的出現，使得上述問題有望得以解決。摻鉍光纖最顯著的特點就是具有超寬帶增益波長范圍（1100-1600nm），覆蓋了普通單模光纖的低損耗和低色散波長窗口，打破了目前在1150-1500nm的激射波長范圍沒有相對應高效率增益光纖的限制，這就使得超寬帶光放大器和波長大范圍動態可調諧脈沖光纖激光器的研制和開發成為了可能。因此，摻鉍光纖無論作為光纖放大器還是光纖激光器的增益材料，都有著極大的吸引力，受到了各國科學家的競相研究。其中波長連續可調諧鎖模脈沖摻鉍光纖激光器在生物醫學研究、光譜分析、光學測量、通信等領域的應用尤為重要。

目前，對波長可調諧鎖模脈沖摻鉍光纖激光器的研究已有報道。在先技術之一，芬蘭研究人員等人(《Tunable?modelocked?bismuth-doped?soliton?fibre?laser》Electron.Lett.44(25)pp:1456-14572008)通過在腔內加空間光柵對進行色散補償，利用可飽和吸收鏡，獲得了中心波長在1160nm附近、脈沖寬度為0.9ps的可調諧脈沖輸出，通過移動聚焦物鏡實現其波長從1153nm至1170nm可調諧，范圍僅為17nm。但是其可調諧范圍受制于物鏡的角度，因此即使摻鉍光纖有巨大的增益帶寬，其激光器的調諧范圍也有限；另外，該激光器并非全光纖結構，使得該技術缺乏靈活可調的操作以及難以集成。在先技術之二，俄羅斯研究人員A.V.?Shubin等人（《Evolution?and?stability?of?pulse?regimes?in?SESAM-mode-locked?femtosecond?fiber?lasers》Opt.Lett.37(13)pp:2589-25912012）通過在激光器腔中接入不同峰值波長的光柵對來獲得在1389nm、1480nm、1500nm、1538nm波長處可選擇輸出。采用該技術實現激射波長切換輸出，必須每次在激光器腔內接入不同峰值波長的光柵對，因此不能靈活實現波長的動態調諧。

為了使鎖模脈沖摻鉍光纖激光器適應不同領域的應用，提高摻鉍光纖激光器的實用性和靈活性，充分利用摻鉍光纖的增益帶寬，有必要研制波長大范圍靈活可調諧的、結構簡單的鎖模脈沖摻鉍光纖激光器。到目前為止，還沒有出現過輸出波長大范圍動態靈活可調諧且是全光纖結構的鎖模脈沖摻鉍光纖激光器的報道。

發明內容：

本發明的目的是為了克服現有技術的不足之處，提供一種結構簡單、成本低廉、波長大范圍動態可調諧、全光纖結構的鎖模脈沖摻鉍光纖激光器，旨在解決現有摻鉍光纖激光器的鎖模脈沖波長調諧范圍受限，無法連續可調諧的問題。