[發明專利]基于數字微鏡裝置的可編程控制的超短脈沖光纖激光器

有效

• 申請號: 201710268834.4
• 申請日: 2017-04-22
• 公開（公告）號: CN107248691B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 劉武;謝辰;胡明列;王清月
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/067
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種基于數字微鏡裝置的可編程控制的超短脈沖光纖激光器，包括泵浦光路和諧振腔；其中，諧振腔內設有由衍射光柵、柱透鏡和數字微鏡裝置構成的色散可調的可編程濾波器；數字微鏡裝置與柱透鏡之間的距離等于柱透鏡的焦距；光束經過衍射光柵衍射后，光譜橫向展開，經過柱透鏡后到達數字微鏡裝置；信號光經數字微鏡裝置進行光譜調制后依次返回柱透鏡和衍射光柵，最終返回至增益光纖形成環腔。本發明激光器的優點在于不僅可以靈活調節腔內色散量，而且能夠通過編程精確控制濾波中心波長和濾波帶寬，從而實現對激光器輸出超短脈沖特性的控制，操作方便，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及超短脈沖激光技術領域，具體涉及一種基于數字微鏡裝置構成的可編程濾波且色散連續可調的超短脈沖光纖激光器。

背景技術

被動鎖模的超短脈沖光纖激光器具有成本低廉，結構簡單，工作穩定，散熱性能好,輸出光束質量高等優點，近些年來得到廣泛關注和發展。總體上來說，非線性過程在這種激光器中起著很重要的作用，但同時增益與損耗、色散與非線性之間的互相作用也可以用來對腔內的動力學過程進行控制，從而形成不同的鎖模區域。根據激光器腔內的凈色散量大小由負到正，大體上可以將其分為孤子鎖模域、色散管理孤子鎖模域以及耗散孤子鎖模域，不同色散域的鎖模脈沖有著各自的特點和不同的應用。

孤子鎖模的光纖激光器工作在大的凈負色散域內，受到孤子面積理論限制，穩定的孤子鎖模的脈沖寬度和脈沖能量都受到嚴格限制，過大的能量必然導致孤子分裂。為提高脈沖能量，人們吸取了通信系統中色散管理的概念，提出了色散管理孤子鎖模方式，在腔內同時引入大小近似的正色散和負色散，使脈沖在腔內交替展寬壓縮，從而降低了脈沖峰值功率，增加了脈沖平均寬度，減弱了非線性效應，提高了脈沖能量。耗散孤子鎖模光纖激光器腔內僅有正色散器件或者有著很強的凈正色散量，脈沖的能量可以進一步提高而不致于積累過高的非線性相移而產生分裂，通過在腔內人為的引入頻譜濾波元件將高度啁啾脈沖的光譜調制轉化成振幅調制以實現同非線性相移之間的平衡從而實現穩定的鎖模。

然而目前為止被動鎖模光纖激光器受限于其可重構性，即為了獲得不同的輸出脈沖寬度、單脈沖能量等往往需要對激光腔結構進行非常大的改動，而且往往是需要重新設計激光腔以滿足新的輸出參數。如何靈活的調控激光腔內的色散以及選擇合適的濾波器成為解決這一問題的關鍵。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種基于數字微鏡裝置(Digital?MicromirrorDevice，DMD)的可編程控制的超短脈沖光纖激光器，該激光器不僅可以通過編程實現調諧以及靈活選擇濾波帶寬，并且能夠在很大范圍內由正到負地對腔內色散量進行連續調節，從而能夠實現對激光器輸出脈沖特性的控制。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種基于數字微鏡裝置的可編程控制的超短脈沖光纖激光器，包括泵浦光路和諧振腔；一個帶多模光纖輸出的二極管泵浦激光源輸出的泵浦光依次經過第一非球面透鏡，第一雙色鏡以及第二非球面透鏡后注入增益光纖中；所述諧振腔內，設有一用以保證信號光的單向運轉的光學隔離器；所述增益光纖輸出的信號光經過第二非球面透鏡，依次經過第一雙色鏡、第二雙色鏡、第一反射鏡組后，再通過第一半波片、第一四分之一波片、偏振分束器、所述光學隔離器和第二半波片后進入一濾波器，所述濾波器是由衍射光柵、柱透鏡和數字微鏡裝置構成的色散可調的可編程濾波器；所述數字微鏡裝置與所述柱透鏡之間的距離等于所述柱透鏡的焦距；光束經過衍射光柵衍射后，光譜橫向展開，經過所述柱透鏡后到達所述數字微鏡裝置；信號光經所述數字微鏡裝置進行光譜調制后依次返回所述柱透鏡和衍射光柵，再依次經第三全反射鏡后通過第二四分之一波片、第二反射鏡組、第三雙色鏡，第四雙色鏡，第三非球面透鏡返回至所述增益光纖，從而形成環腔。

進一步講，所述第一反射鏡組和第二反射鏡組均有多個全反射鏡構成。所述增益光纖為摻鐿大模場光子晶體光纖或者是摻鐿雙包層光纖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：