[發明專利]基于級聯拉錐氟化物光纖的可調諧中紅外鎖模光纖激光器

在審

• 申請號: 201710429274.6
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107069403A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 李劍峰;海永晨;王亞洲;賴雪;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/067
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 徐金瓊,劉東

技術領域

一種基于級聯拉錐氟化物光纖的可調諧中紅外鎖模光纖激光器，用于實現波長調諧，屬于光纖激光器領域。

背景技術

普通的固體脈沖光纖激光器輸出的脈沖寬度一般是幾百微秒甚至毫秒量級，峰值功率一般在幾十千瓦量級，這樣的參數指標無法適用于現代快速發展的科學技術，例如：激光精密測距、高速攝影、激光雷達、高分辨率光譜學研究。在這種對于短脈沖光源大量需求的背景下，科研人員研發了激光調Q技術和鎖模技術。1960年世界上發明出第一臺激光器。緊隨其后，1961年相關研究者提出了調Q的概念，也就是，將所有的光輻射能集中到極窄的脈沖中發射。1962年，科學家發明了全球第一臺調Q激光器，實現了10^-7s脈寬、600kW峰值功率脈沖序列輸出。之后的幾年，調Q技術發展迅速，陸續報道了幾種調Q技術：電光調Q、可保和吸收體調Q和聲光調Q等，使得脈沖寬度被極大壓縮，激光器的輸出呈線性提高。

調Q技術的出現，為激光的發展做出了重要的貢獻，極大地推動了很多科學應用技術的發展。然而，調Q技術因為受自身產生機制的限制，其能夠產生的脈沖寬度很難再進一步壓縮。所以在1964年，科研人員又發明了模式鎖定技術，這是一種壓縮脈沖寬度、提高峰值功率的新機制，其能夠輸出皮秒量級的脈沖寬度，因此被稱作超短脈沖技術。現在我們已經知道，相比調Q技術，鎖模的優勢在于：其可以產生具有飛秒量級的脈寬、太瓦以上峰值功率的脈沖激光序列。這種突破性的重大進展使得物理學、生物學、化學與光譜學的科研人員可以涉足到對于自身科學的微觀世界和超快過程的研究領域。超短脈沖的出現亦催生出許多嶄新的學科和新奇的應用場所。因為鎖模技術能夠使得激光能量在空間和時域上高度集中，所以與普通激光相比，鎖模脈沖激光的單色亮度比連續光大幅提高；同時，在亮度方面，鎖模脈沖激光有了空前的飛躍，以至于這種全新的高亮度鎖模脈沖激光與物質相互作用時，產生了以前未知的新現象和新技術，例如非線性光學效應，同時亦產生了許多非線性光學技術。

光纖激光器的鎖模技術是一項重要的、用途非常廣泛的技術，它能夠產生高質量、相干并且具有變換極限脈寬的光脈沖。在一個鎖模激光器中，通過對增益介質的周期性調制，實現脈寬通常小于1皮秒的相位相干的脈沖序列輸出。形成脈沖的全部頻率成分，也就是形成脈沖的全部模式，均被相位鎖定，因此脈沖的時間帶寬積符合傅里葉變換極限。對于給定的脈沖形狀，變換極限脈寬具有最小的時間帶寬積。鎖模光纖激光器所產生的變換極限光脈沖，具有較高的重復頻率，同時脈沖的中心波長可以在很寬的光譜范圍內進行調諧；因此能夠應用于光通信的密集波分復用領域。并且，鎖模光纖激光器可以用于光信號處理與波長變換領域，亦可用作高速光切換光源。

中心波長能夠連續調諧的鎖模脈沖光源可以應用于高速波分復用/光時分復用(DWDM/OTDM)通信系統、光纖傳感、光學相干層析光源以及計量測試等眾多領域。近年來，波長可調諧的被動鎖模光纖激光器因為具有輸出光束質量高、散熱性能好、轉換效率高、結構緊湊、可靠性強等優勢，而成為研究熱點。