[發明專利]一種基于微納光纖的色散管理與啁啾補償的方法

有效

• 申請號: 201710552077.3
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107359497B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 李宇航;童利民;王利鎮;許培臻;韓濟澤;郭欣
• 申請（專利權）人: 清華大學;浙江大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明涉及一種基于微納光纖的色散管理與啁啾補償的方法。該方法包括以下步驟：提供一根具有適當色散特性的微納光纖；將該微納光纖恰當地封裝在具有一定密封性和機械強度的盒子里；將封裝好的微納光纖熔接在光纖光路的所需位置。本發明提出的色散管理和啁啾補償方法利用了微納光纖獨特的色散特性和傳輸損耗極低的特點，并且便于和普通光纖熔接的優點。該方法與當前所用的光纖技術完全兼容，可以在較大范圍內調節系統的色散，達到色散管理和啁啾補償的目的。

技術領域

本發明屬于超快激光技術及光的色散補償技術領域，特別涉及一種基于微納光纖的色散管理與啁啾補償的方法以及和飛秒激光器制作方法。

背景技術

光纖飛秒激光器具有成本低、結構緊湊、操作簡單、光束質量好、穩定性高、對環境要求低等諸多突出的優點，在材料加工、生物醫學學成像、精密測量、大型設備同步等許多重要的領域都有廣泛的應用。通過調節激光諧振腔里的總色散可以改變激光器的工作區域，產生性能不同的飛秒脈沖，比如負色散區域的sech型孤子型脈沖，零色散附近的高斯型展寬脈沖，和全正色散時光譜近似為矩形的脈沖。除了時域波形與光譜形狀，激光器諧振腔的總色散對激光器的最大單脈沖能量以及噪聲性能都著重要的影響，這對大型設備同步、精密測量等應用場合是非常重要的。

對于通訊波段，普通單模光纖是負色散，而摻鉺光纖可以是正色散，色散管理與啁啾補償很方便。但是對于1微米波段，單模光纖和摻Yb的增益光纖均為正色散光纖，而對于2微米波段，單模光纖和Tm摻雜或Tm:Ho共摻光纖，均為負色散光纖，難以通過改變光纖的長度來實現色散從正到負的調節。

目前，在摻Yb光纖鎖模激光器和Tm摻雜或Tm:Ho共摻光纖鎖模激光器中，常用的色散調節方法有：

(1)棱鏡/棱鏡對：一般用棱鏡/棱鏡對可以提供負的二階色散，這在自由空間的鈦寶石激光中用的非常普遍；

(2)光柵/光柵對：光柵有很強的色散，可以用自由空間或光波導中的光柵/光柵對來提供很大的正色散或者負色散；

(3)啁啾鏡：在平面反射鏡表面鍍有特殊設計的多層膜，也可以實現色散的補償。

(4)Gires-Tournois干涉儀:利用干涉儀的反射特性，改變入射角可以調節干涉儀的色散。

這幾種方法除了啁啾光纖光柵外，其他的方法都通過在自由空間光路實施，這與光纖系統不兼容，調節起來不夠方便，降低了光纖系統原有的機械穩定性；

(5)特殊結構的光纖：文獻中還可以看到有利用特殊設計的光纖結構，如空心/實心結構的光子晶體光纖，大數值孔徑光纖等等特殊結構的光纖來補償色散。但是一般這些光纖與光纖器件的尾纖不兼容，模場匹配較差，往往對熔接技術有特殊的要求，且熔接損耗較高；

(6)利用少模光纖的高階模式：普通光纖中的模式通過普通光纖中的長周期光纖光柵可以耦合到少模光纖中的高階模式，利用高階模式的傳播特性可以實現全光纖結構的色散補償。但此方法需要額外的長周期光纖光柵，增加了系統的復雜度。

由于上述方法各有缺點，從實用的角度考慮，有必要給出一種簡單、穩定、方便、可靠，與現有光纖系統完全兼容的技術，來實現光纖飛秒激光器諧振腔內色散管理以及腔外啁啾補償的方法。

發明內容