[發(fā)明專利]脈沖光纖激光器及其實現(xiàn)時域脈沖切片的方法

有效

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• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105591273B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳偉成
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H01S3/105
• 分類號: H01S3/105;H01S3/10;H01S3/067
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 張文

本發(fā)明公開了一種脈沖光纖激光器，包括抽運激光器、主諧振腔和置于主諧振腔內的增益光纖，主諧振腔內設有一微腔，所述微腔包括第一腔鏡、第二腔鏡、單模光纖、壓電陶瓷和與壓電陶瓷相連的外控電壓模塊。還公開了該脈沖光纖激光器實現(xiàn)時域脈沖切片的方法，通過外控電壓模塊控制施加在壓電陶瓷的電壓，導致單模光纖在縱向產生變化從而導致微腔長度的動態(tài)變化，實現(xiàn)對單個脈沖進行時域間距與切片數(shù)量連續(xù)可調的動態(tài)切片。本發(fā)明脈沖光纖激光器的微腔不受內嵌位置的限制，且能對ns?ps量級的單個脈沖進行有效的、可控的動態(tài)切片，在超快激光技術領域、光纖光學領域與時域精度測量領域中有廣泛的應用。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖激光器技術領域，特別涉及一種脈沖光纖激光器及其實現(xiàn)時域脈沖切片的方法。

背景技術

光纖激光器中產生脈沖的方法有主動方式和被動方式。其中，主動方式是在激光腔中加入各類調制器來產生脈沖。主動方式產生的脈沖重復率與脈沖間隔由調制器決定，是可控的，但是其產生的脈沖寬度較大，且系統(tǒng)成本昂貴。被動方式則是在激光腔中引入各類材料可飽和吸收體和類飽和吸收體來產生脈沖。被動方式產生的脈沖寬度較小，但基頻重復率一般較低。被動光纖激光器的基頻重復率由腔長來決定，一般情況下是400MHz以下。若要通過被動方式產生高重復率脈沖則需要讓激光器工作在諧波鎖模狀態(tài)。然而，鎖模脈沖的諧波階數(shù)與激光器的抽運功率、偏振設置等參數(shù)有密切關系，在實際工作條件下很難實現(xiàn)有目的性地獲得特定階數(shù)的諧波脈沖。

最近，有幾個研究小組提出了在被動鎖模光纖激光器中使用特殊的物理方法來實現(xiàn)GHz量級高重復率。在激光腔中，Peccianti等人采用非線性環(huán)形微腔【文獻1.M.Peccianti et al,Nat.Commun.3,765(2012)】、Mao等人采用Mach-Zehnder干涉儀【文獻2.D.Mao et al,Sci.Rep.3,3223(2013)】、Qi等人采用Fabry-Perot梳狀濾波器【文獻3.Y.L.Qi et al,Opt.Express 23(14),17720–17726(2015)】的方法通過濾波器驅動的四波混頻效應來獲得高重復率脈沖串，這些方法相對于傳統(tǒng)的被動鎖模光纖激光器的諧波脈沖狀態(tài)來說，在調控脈沖重復率的操作上要容易得多。

然而，在一些特殊的應用領域，如時域精度測量領域與糾纏編碼技術，不但對脈沖串重復率可調有要求，而且還要求相鄰脈沖之間有一定的束縛能力、脈沖間距可調等特性，以上方法并不能達到這些要求。目前，也有報道一些物理方法能實現(xiàn)脈沖簇之間具有一定的束縛能力【文獻4.M.Stratmann et al,Phys.Rev.Lett.95(14),143902(2005)】和脈沖簇內脈沖間距可調【文獻5.W-C.Chen et al,Opt.Fiber Technol.20(3),199–207(2014)】，但是，通過這些技術獲得的脈沖具有的束縛能力與脈沖間隔可調的物理特性是不可預計、不可控制的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是提供一種在主諧振腔中設置微腔，能可控地連續(xù)調節(jié)脈沖切片數(shù)量、間距，并使得脈沖切片成分間具有弱相干束縛能力，且可對脈沖的重復率進行精細調節(jié)的脈沖光纖激光器以解決現(xiàn)有技術存在的不足。

本發(fā)明的另一目的是提供脈沖光纖激光器實現(xiàn)時域脈沖切片的方法。

本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)發(fā)明目的：

一種脈沖光纖激光器，包括抽運激光器、主諧振腔和置于主諧振腔內的增益光纖，所述主諧振腔內還設有一微腔，所述微腔包括第一腔鏡、第二腔鏡、單模光纖、壓電陶瓷和與壓電陶瓷相連的外控電壓模塊，單模光纖纏繞在壓電陶瓷上且兩端分別與第一腔鏡和第二腔鏡連接，第一腔鏡和第二腔鏡的另一端通過光纖分別接入光路中，由此，微腔可對主諧振腔產生的自脈沖進行調制，其調制作用等效為激光器中的附屬諧振腔對主諧振腔中產生的脈沖進行時域與頻域的二次選模選頻。