[發(fā)明專利]一種全正色散、全保偏光纖激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410187708.2
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN103928830A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾和平;沈旭玲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海朗研光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/13;H01S3/123;H01S3/098;H01S3/0933
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利事務(wù)所 31215
• 代理人: 徐筱梅

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及超快激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用駐波腔結(jié)構(gòu)及全保偏光纖的全正色散、全保偏光纖激光器。

背景技術(shù)

????相比傳統(tǒng)固體激光器，光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、免調(diào)節(jié)、易維護(hù)、低損耗、光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料精細(xì)加工、超快光學(xué)、時(shí)頻域激光精密控制、光通信等重要領(lǐng)域。近些年，光纖鎖模技術(shù)的長足發(fā)展，通過光纖激光器腔內(nèi)色散管理和腔內(nèi)非線性效應(yīng)的合理應(yīng)用平衡下，使光纖激光器在單脈沖能量、脈沖寬度和長期穩(wěn)定性輸出方面得到較好的改善。

????在色散管理的光纖激光器中，一般通過光柵對、棱鏡等光學(xué)器件引入負(fù)色散對光纖激光器腔內(nèi)色散進(jìn)行補(bǔ)償。在引入這些色散塊件的同時(shí)，破壞了光纖激光器的全光纖性，從而增加了光纖激光器鎖模調(diào)節(jié)難度。而且，此類光纖激光器受環(huán)境噪聲和溫度變化的影響將直接導(dǎo)致光纖激光器鎖模狀態(tài)的不穩(wěn)定。全保偏、全正色散光纖激光器的研發(fā)使全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光器得以實(shí)現(xiàn)。?在光纖鎖模激光器中，全正色散光纖激光器在不需要色散補(bǔ)償?shù)那闆r下，由于不受孤子效應(yīng)對光纖激光器單脈沖能量的限制，光纖激光器輸出的單脈沖能量往往可以達(dá)到nJ甚至更高量級(jí)。又由于不需要負(fù)色散塊件的引入，使用全保偏光纖激光器得以實(shí)現(xiàn)不受環(huán)境噪聲和溫度變化的影響。

在全正色散、全保偏光纖激光器中，光脈沖在腔內(nèi)循環(huán)過程中，在增益介質(zhì)中的放大增益應(yīng)盡可能的大，從而使得光纖激光器輸出脈沖帶有較大的線性啁啾，而這個(gè)線性啁啾脈沖可以通過在腔外啁啾補(bǔ)償，使脈沖寬度得以壓縮。在已實(shí)現(xiàn)全正色散、全保偏光纖激光器中，脈沖在腔內(nèi)往返增益受增益介質(zhì)、泵浦功率和脈沖放大次數(shù)等等現(xiàn)實(shí)因素限制。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的是提供一種脈沖在腔內(nèi)循環(huán)過程中，得到多次放大增益，增加泵浦效率，輸出更高單脈沖能量的全正色散、全保偏光纖激光器，該激光器具有精細(xì)全光纖激光器腔結(jié)構(gòu)，其單脈沖輸出能量高、消光比優(yōu)、結(jié)構(gòu)簡單、長期穩(wěn)定性好。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種全正色散、全保偏光纖激光器，特點(diǎn)是：該激光器包括第一光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、摻鐿光纖、波分復(fù)用器、泵浦光隔離器、半導(dǎo)體激光器LD、保偏光纖耦合偏振分束器、保偏光纖耦合全反鏡、保偏光纖耦合器、保偏單模光纖、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡及窄線寬帶通濾波器，所述光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、摻鐿光纖、波分復(fù)用器、保偏光纖耦合偏振分束器、窄線寬帶通濾波器、保偏光纖耦合器、保偏單模光纖、光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡依次連接，半導(dǎo)體激光器LD、泵浦光隔離器依次連接波分復(fù)用器，保偏光纖耦合全反鏡連接保偏光纖耦合偏振分束器，保偏光纖耦合器與保偏單模光纖之間為熔接；

所述半導(dǎo)體激光器LD為抽運(yùn)泵浦，摻鐿光纖為保偏增益光纖；保偏光纖耦合器、保偏單模光纖、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、窄線寬帶通濾波器、保偏光纖耦合偏振分束器、波分復(fù)用器、摻鐿光纖、第一光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡及保偏光纖耦合全反鏡構(gòu)成駐波腔；其中，保偏光纖耦合器、保偏單模光纖及第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡組成鎖模機(jī)制。

????本發(fā)明采用駐波腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得激光脈沖在光纖激光器腔內(nèi)單次往返時(shí)，經(jīng)歷多次放大，增大了脈沖增益，使輸出光脈沖單脈沖能量更高。通過放置駐波腔兩端鏡為法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡，使得整個(gè)光纖激光腔對環(huán)境引起的線性噪聲和擾動(dòng)得以補(bǔ)償，不受外界影響。形成一個(gè)長期穩(wěn)定的，高單脈沖能量輸出的全光纖激光器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明光學(xué)腔內(nèi)使用了保偏光纖、相關(guān)保偏器件和保偏光纖耦合偏振分束器，有效地控制了光脈沖在腔內(nèi)振蕩的偏振狀態(tài)，得到高消光比的光脈沖輸出。

2、本發(fā)明在駐波腔注入泵浦光初期，腔內(nèi)由于受激布里淵效應(yīng)，產(chǎn)生100KHz以下納秒自調(diào)Q現(xiàn)象。

3、本發(fā)明駐波器內(nèi)，當(dāng)來自保偏光纖耦合器的反射光的增益大于調(diào)Q脈沖光增益時(shí)，調(diào)Q現(xiàn)象被抑制，從而腔內(nèi)轉(zhuǎn)變成鎖模脈沖振蕩。

4、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)鎖模，由自調(diào)Q現(xiàn)象演變?yōu)榉€(wěn)定鎖模現(xiàn)象。

5、本發(fā)明使光脈沖在腔內(nèi)往返中，多次得到增益，增大了腔內(nèi)增益效果。

6、本發(fā)明使光纖激光器的輸出脈沖穩(wěn)定性提高，調(diào)節(jié)腔內(nèi)參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)納秒、皮秒和飛秒脈沖激光的輸出。

7、本發(fā)明采用保偏器件及腔內(nèi)偏振控制，使得光纖激光器抗環(huán)境干擾能力增強(qiáng)，長期穩(wěn)定能力加強(qiáng)。

8、本發(fā)明為全保偏光纖結(jié)構(gòu)，具有尺寸小，重量輕，集成度高，易于維護(hù)和搭建等特點(diǎn)。