[發明專利]一種基于光柵濾波全正色散摻鉺光纖激光器及其調節方法

有效

• 申請號: 201410013629.X
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103779767A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 施可彬;劉關玉;楊宏;龔旗煌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098;H01S3/106
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 王巖

技術領域

本發明涉及光纖激光器，具體涉及一種利用光柵作為激光器腔內濾波器的方法達到鎖模目的的全正色散摻鉺光纖激光器其控制方法。

背景技術

單模光纖激光器誕生于80年代中期，真正穩定的超短脈沖光纖激光器（20ps）出現在1989年。近年來隨著固體飛秒激光器的發展,飛秒量級的光纖激光器也已出現,并成為飛秒固體激光器強有力的競爭對手。它的最大優點是小型化、高效率、省能源、穩定性好。

光纖激光器內脈沖形成機制，經歷了從孤子型、展寬-壓縮型、自相似型到全正色散或放大自相似等幾個階段，人們對光纖激光器的鎖模和脈沖形成機制的認識也不斷提高。光纖激光器包括利用負色散與自相位調制平衡的孤子型光纖激光器，以及腔內引入色散平衡元件的展寬脈沖型光纖激光器。然而孤子型光纖激光器中，孤子面積最終限制了光纖激光器所能獲得的最高能量；而展寬脈沖型光纖激光器中，展寬脈沖鎖模對應的非線性相移為π左右始終使脈沖的能量在一定程度上受到了限制。也就是說，如果使諧振腔內的自振幅調制起到更大的脈沖成型的作用，從而不依賴于孤子機制也能穩定激光脈沖，光纖激光器的脈沖能量可以得到進一步的提高。

同時，隨著超短脈沖激光器的發展，對脈沖的能量要求也因為應用需要而越來越高。近年來，在沒有應用任何色散補償元件的光纖激光器中實現了穩定的鎖模運轉。對于摻鐿光纖激光器而言，由于其增益光纖及單模光纖在1μm波段均產生正色散，所以也更容易實現。這種全正色散光纖激光器是由康奈爾大學的Wise研究組第一次提出的，在諧振腔中附加提供了自振幅調制的頻譜濾波元件，產生的脈沖能量達到了20nJ。但是單模光纖在1.5μm波段產生負色散，所以比較難實現全正色散光纖激光器。現階段全正色散光纖激光器主要是通過腔內插入雙折射濾波器的摻鐿光纖激光器，目前已報道的全正色散摻鉺光纖激光器也是通過腔內插入雙折射濾波器的鎖模機制。

發明內容

針對以上現有技術中的全正色散摻鉺光纖激光器采用雙折射濾波的辦法具有光譜以及光譜寬度難以調節等缺點，本發明提出了利用光柵作為腔內濾波器的全正色散摻鉺光纖激光器的方案，實現了輸出脈沖光譜的中心波長和光譜寬度同時可調的全正色散光纖激光器。

本發明的一個目的在于提供一種基于光柵濾波的全正色散摻鉺光纖激光器。

本發明的全正色散摻鉺光纖激光器包括：偏振分光棱鏡、隔離器、第一1/4波片、光柵、第一準直器、增益光纖、第二準直器、第二1/4波片和1/2波片，構成環形諧振腔；泵浦源經耦合器耦合至增益光纖中，耦合器經光纖連接至第二準直器；連續光和脈沖經過隔離器后變成線偏光；再經過第一1/4波片后變成橢圓偏振光，入射到光柵上衍射；調整光柵的角度，使得衍射光的強度最大；調節第一準直器的位置，一定光譜寬度的衍射光進入第一準直器；脈沖和連續光經過光纖后偏振方向發生不同程度的旋轉；通過第二準直器進入第二1/4波片后，脈沖和連續光分別變成偏振方向不同的線偏光，通過調節1/2波片，使得脈沖的偏振方向與隔離器的偏振方向一致，從而脈沖經過隔離器在環形諧振腔內形成振蕩；脈沖的P偏振分量透過偏振分光棱鏡，脈沖的S偏振分量經偏振分光棱鏡反射提供穩定的輸出。

光柵采用閃耀光柵。耦合器采用波分復用器。連接耦合器和第二準直器的光纖采用色散補償光纖。增益光纖采用摻餌增益光纖。