[發明專利]一種復合型鎖模器系統

有效

• 申請號: 201410391878.2
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104242032B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 魏淮
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及鎖模激光器領域，具體涉及一種復合型鎖模器系統。

背景技術

超短脈沖可以完成一般的激光技術所不能完成的工作，在信息、能源、環境和醫療究等領域得到了廣泛的應用。產生超短脈沖的光源通常是鎖模脈沖激光器，而鎖模器是鎖模脈沖激光器的核心器件，如圖1所示。

鎖模器是一種對于不同輸入光功率呈現非線性損耗的器件，如圖10所示，其基本原理是通過在激光器腔內引入了非線性損耗而對輸入的光脈沖產生作用，使脈沖在時域上變得更窄，如圖11所示，且可以抑制低功率噪聲以及連續波激光的出現。

但是這種非線性損耗特性是在一定的功率范圍內保持正常工作的。當脈沖功率超出一定的限度時鎖模器就會呈現“過飽和”效應，即當輸入光功率進一步增加的時候，損耗不再隨功率的增加而減小，反而呈現損耗隨功率增加而增大的趨勢，如圖12所示。進一步增大輸入光功率會造成鎖模器的損傷，造成鎖模激光器系統的性能劣化，主要表現為鎖模激光器的脈沖不穩定、混沌以及在腔內出現多脈沖等現象，而無法維持穩定的高功率單脈沖輸出。

目前針對“過飽和”效應的策略主要有以下兩種：

最直接的方法是制作鎖模器件的時候使得器件具有更高的過飽和功率閾值，而這種改變的實現是有難度的，一方面由于工藝限制這種調整對于鎖模器過飽和閾值的提高總是有限的，另一方面鎖模器一旦制作完成其特性就不能變化，即鎖模器不能進行動態優化。

也可以采用級聯方法構建復合型鎖模器來保證鎖模激光器啟動和高功率工作特性，但是該方法的實現存在困難，如對于非線性偏振旋轉鎖模器，可以通過采用多個非線性偏振旋轉鎖模器進行組合來修改鎖模器的非線性飽和吸收特性曲線，使得鎖模器能夠在相對更寬的功率范圍內保持鎖模特性，但是該類型的鎖模器的特性的設定需要精確調整偏振器件的角度，而激光器腔內的其他器件會帶來偏振的不確定性，當環境溫度變化以及光纖應力變化時就會造成鎖模器特性的變化，尤其這種級聯器件當所采用的級聯器件的數量增加時就變得更為敏感，而且同時給器件調整造成了的極大困難。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種復合型鎖模器系統，旨在保證鎖模器輸出穩定的高功率脈沖的前提下實現鎖模器的特性可調。

本發明采用的技術方案具體為：一種復合型鎖模器系統，包括第一級鎖模單元，所述第一級鎖模單元包括沿激光脈沖進入方向依次設置的第一色散器件、第一鎖模器和第二色散器件，所述第一色散器件和所述第二色散器件的色散相反。

上述復合型鎖模器系統還包括第二級鎖模單元，所述第二級鎖模單元包括沿激光脈沖進入方向依次設置的第三色散器件、第二鎖模器和第四色散器件，所述第三色散器件和所述第四色散器件的色散相反；所述第一級鎖模單元和第二級鎖模單元組合相連。

上述復合型鎖模器系統中，所述第一級鎖模單元和第二級鎖模單元為級聯組合，所述級聯組合的方式為：所述第二色散器件與所述第三色散器件相連接。

上述復合型鎖模器系統中，所述第一級鎖模單元和第二級鎖模單元為嵌套組合，所述嵌套組合的方式為：所述第二級鎖模單元設于所述第一鎖模器與所述第一色散器件之間或者所述第一鎖模器與所述第二色散器件之間。

上述復合型鎖模器系統還包括第二級鎖模單元和第三級鎖模單元，所述第二級鎖模單元包括沿激光脈沖進入方向依次設置的第三色散器件、第二鎖模器和第四色散器件，所述第三色散器件和所述第四色散器件的色散相反，所述第三級鎖模單元包括沿激光脈沖進入方向依次設置的第五色散器件、第三鎖模器和第六色散器件，所述第五色散器件和所述第六色散器件的色散相反；所述第一級鎖模單元、所述第二級鎖模單元和所述第三級鎖模單元相連接。

上述復合型鎖模器系統中，所述第二級鎖模單元和第三級鎖模單元嵌套組合，所述嵌套組合的方式為：所述第三級鎖模單元設于所述第二鎖模器與所述第三色散器件之間或者所述第二鎖模器與所述第四色散器件之間，所述第二級鎖模單元和第三級鎖模單元組合為第四級鎖模單元，所述第一級鎖模單元和所述第四級鎖模單元級聯組合，所述級聯組合的方式為：所述第二色散器件與所述第三色散器件相連。

上述復合型鎖模器系統中，所述第二級鎖模單元和第三級鎖模單元級聯組合，所述級聯組合的方式為：所述第四色散器件與所述第五色散器件相連，所述第二級鎖模單元和第三級鎖模單元組合為第四級鎖模單元，所述第一級鎖模單元和所述第四級鎖模單元嵌套組合，所述嵌套組合的方式為：所述第四級鎖模單元設于所述第一鎖模器與所述第一色散器件之間或者所述第一鎖模器與所述第二色散器件之間。