[發明專利]一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器

有效

• 申請號: 201410673799.0
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104409951B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 史偉;朱秀山;盛泉;付士杰;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及激光器領域，尤其涉及一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器。

背景技術

超快鎖模激光器在基礎研究、醫學、國防和工業加工中有著廣泛的應用。由于光纖激光器有結構緊湊、高效、堅固以及高性價比等諸多優勢，各種工作穩定、結構緊湊的鎖模光纖激光器被研制出來。相對主動鎖模而言，被動鎖模的光纖激光器在諸多方面具有明顯的優勢，例如：可飽和吸收體或者克爾型裝置的響應和恢復時間一般都很短，因此被動鎖模產生的脈沖寬度通常比主動鎖模要窄；無需空間光調制器和相應的電子設備，因而結構更為簡單緊湊；也不會受到調制器中電噪聲的影響。

現有的被動鎖模光纖激光器主要依靠可飽和吸收器件實現，如專利“雙波長超短脈沖輸出的被動鎖模光纖激光器”(ZL 200910029722.9)和“石墨烯被動鎖模光纖激光器”(ZL201110101110.3)等。此類被動鎖模光纖激光器的一個明顯缺點在于，所用的可飽和吸收器件，如半導體可飽和吸收鏡(SESAM)、碳納米管和石墨烯等，損傷閾值普遍較低，因此能夠產生的平均輸出功率被限制在幾個到幾十個mW的量級，更高功率的鎖模脈沖激光只能靠光纖放大器來得到，增加了系統的復雜性。

發明內容

本發明提供了一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器，本發明提高了激光輸出功率，成本低廉，實現了結構簡單的高功率鎖模光纖激光器，詳見下文描述：

一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器，所述全光纖鎖模激光器包括：泵浦源，還包括：信號泵浦合束器、有源光纖、多模干涉器件、輸出耦合器和隔離器，

所述泵浦源發射有源光纖吸收帶內的泵浦光，所述泵浦光經所述信號泵浦合束器耦合進入所述有源光纖；所述有源光纖吸收泵浦光，形成粒子數反轉，產生激光增益；所述多模干涉器件由兩段單模光纖中間熔接一段多模光纖構成，所述多模光纖的透射峰與所述有源光纖的增益峰相一致；

所述信號泵浦合束器、所述有源光纖、所述多模干涉器件、所述輸出耦合器、所述隔離器順次布置熔接，構成單向的環形激光諧振腔；

在激光的作用下，所述多模光纖折射率發生變化，且多模干涉自映像點的位置發生改變，所述多模光纖在激光波長處的透過率發生變化，對環形激光諧振腔的激光光強構成調制作用；所述輸出耦合器輸出超短脈沖激光。

所述全光纖鎖模激光器還包括：可調諧濾波器，

所述可調諧濾波器設置在所述輸出耦合器之后；通過所述可調諧濾波器，將激光振蕩波長限制在所述多模光纖的透射峰處。

本發明提供的技術方案的有益效果是：利用多模干涉器件的克爾效應實現光纖激光器的被動鎖模運轉，為鎖模超短脈沖激光器的實現提供了一種新途徑。與現有被動鎖模光纖激光器采用的SESAM、石墨烯等可飽和吸收鎖模器件相比，本發明技術方案所用多模干涉器件的損傷閾值很高，因而有助于提高激光輸出功率；且多模干涉器件的結構簡單，成本低廉，有利于實際推廣應用。

附圖說明

圖1為一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器的結構示意圖；

圖2為多模干涉器件的結構示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1：泵浦源；2：信號泵浦合束器；

3：有源光纖；4：多模干涉器件；

5：輸出耦合器；6：隔離器；

7：可調諧濾波器；

4-1：單模光纖 4-2：多模光纖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

同現有技術中采用可飽和吸收體的被動鎖模激光器相比，基于克爾效應的鎖模光纖激光器能夠獲得更高的輸出功率；此外，由于玻璃中存在電子云變形現象，玻璃可實現極快速非線性響應時間，因而克爾型被動鎖模激光器能夠提供更短的輸出脈沖寬度。

實施例1

為了解決現有被動鎖模光纖激光器中可飽和吸收鎖模元件損傷閾值低，限制激光輸出功率的問題，參見圖1，本發明實施例提供了一種基于多模干涉器件克爾效應的全光纖鎖模激光器，全光纖鎖模激光器包括：泵浦源1、信號泵浦合束器2、有源光纖3、多模干涉器件4、輸出耦合器5和隔離器6，