[發明專利]一種低閾值飛秒脈沖光纖激光器

無效

• 申請號: 201310377264.4
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103401134A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 郝強;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H01S3/106
• 分類號: H01S3/106
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種超短脈沖激光光源裝置，具體涉及一種低閾值飛秒脈沖光纖激光器。?

背景技術

飛秒脈沖光纖激光器由于其自身的多個特點，如結構緊湊、電光效率高、光束質量優等，在各領域各學科的研究和應用日益廣泛。特別是脈沖寬度在飛秒和皮秒量級、中心波長在1.0微米附近的近紅外激光越來越受到生物、醫藥、精細加工需求的青睞。摻鐿離子的有源光纖特別適合作為1.0微米波段附近產生和放大激光的介質。目前，在實驗室中，采用該技術已經獲得了平均功率高達百瓦、峰值功率超過十兆瓦的超短脈沖激光輸出（Optics?Letters，Vol.35，page94-96，2010）。?

由于摻鐿離子的有源單模光纖（生產商/型號，OFS/YbDF350，Nlight/Yb1200-4/125，Nufern/SM-YSF-LO）及無源單模光纖（Corning/Hi1060，Nufern/1060-XP）等在1.0微米波段為正色散（二階傳播常數β₂>0，或色散參量D<0），因此，如果需要從激光振蕩器直接輸出飛秒脈沖（脈沖寬度小于1ps），就需要在激光器內部進行色散管理。通常，通過引入光柵對對腔內色散進行管理。如，已有文獻報道（Optics?Letters，Vol.30，No.14，page1888-1890）、（Optics?Express，Vol.11，No.26，page3550-3554）和專利（申請號200410073285.8）分別通過引入一組或者兩組光柵對，通過調節平行放置的兩塊光柵的間距調節色散凈值，實現激光器的腔內或者腔外的色散管理。?

如文獻報道（Optics?Letters，Vol.30，No.14，page1888-1890）中，采用一組光柵對，即兩塊光柵，進行色散補償。由于該組光柵對的入射光和出射光為同一偏振方向（水平偏振），因此需要通過調節光柵對后端的反射鏡（原文中標注為mirror的反射鏡）的俯角，降低反射光高度，才能將入射光和出射光空間分離，再通過安置于入射光路下方的與入射光成45度角的反射鏡，將激光反射注入后續器件中。該種光路結構的特點是必須通過調節反射鏡的俯角，將入射光和出射光空間分離，缺點是空間光路的高度無法統一，前高后低。而光路的爬高和降低會給激光器的光路設計、器件安裝、固定封裝帶來相當的不便，也會給激光器的運轉帶來極大的不穩定因素。?

又如文獻報道（Optics?Express，Vol.11，No.26，page3550-3554）中，采用兩組光柵對，即四塊光柵，進行色散補償。雖然，四塊光柵解決了統一光路高度的問題，但是，四?塊光柵的安裝和色散調節需要有兩個移動平臺的輔助，給安裝和調試帶來不便。而且，由于光柵對水平偏振和豎直偏振的衍射損耗不同，文獻中并未考慮這一因素，也未優化腔內損耗。?

再如專利（申請號200410073285.8）中，將振蕩器輸出的激光進行能量預放大后，在腔外進行色散補償。該專利采用相近的光路結構，通過直角棱鏡分離進出光柵對的激光。由于該專利未改善進入光柵對激光的偏振態，因此該結構需要能量預放大器的輔助，才能確保一定的輸出能量。?

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題，本發明專利提出了一種聯合法拉第旋轉器和二分之一波片的共同作用，僅采用一組光柵對（即兩塊光柵）對激光器進行腔內色散管理的技術。該技術統一了激光器空間光路的高度，便于激光器組裝和調試；降低了由光柵引入的衍射損耗，可以實現低鎖模閾值的激光運轉。?

本發明技術方案是這樣實現的：?

一種低閾值飛秒脈沖光纖激光器，由光纖耦合半導體激光器、波分復用器、摻鐿單模增益光纖、兩個光纖準直器、兩個四分之一玻片、兩個二分之一波片、偏振分束器、法拉第旋轉器、兩個反射光柵、反射鏡以及光隔離器組成，飛秒激光器采用半空間半光纖的環形腔結構，聯合法拉第旋轉器和二分之一波片的共同作用，僅采用一組光柵對（即兩塊光柵）對激光器進行腔內色散管理，使兩次通過法拉第旋轉器的激光的偏振方向轉過90度，從偏振分束器的一個垂直反射端口反射，避免光路高度的降低和額外的反射鏡的引入；通過二分之一波片調節照射到第一反射光柵上入射光的偏振方向，達到最高的衍射效率，以降低激光器的腔內損耗，實現降低鎖模閾值的效果。?

一種低閾值飛秒脈沖光纖激光器，具體結構如下：?