[發(fā)明專利]一種基于相位偏置器原理的高重頻光纖激光器及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710991472.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN107645118A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉關(guān)玉;張志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/091;H01S3/10;H01S3/11;G02F1/095;G02B27/28
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11360
• 代理人: 王巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎖模光纖激光器，具體涉及一種基于相位偏置器原理的高重頻光纖激光器及控制方法。

背景技術(shù)

些年受一些例如光譜學(xué)，非線性光學(xué)成像及其它科研領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)，超快激光的需求愈發(fā)擴(kuò)大。尤其是近些年迅猛增長(zhǎng)的工業(yè)高端微加工市場(chǎng)對(duì)高端皮秒和飛秒激光器的需求持續(xù)增長(zhǎng)。然而以工業(yè)為代表的這些領(lǐng)域?qū)Τ旒す馄髟诓煌h(huán)境下，運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，而工業(yè)級(jí)超快激光器尤其是種子源的穩(wěn)定性和可靠性始終沒有得到很好的解決。利用光纖技術(shù)取代固體的種子源技術(shù)本身就有諸多的優(yōu)點(diǎn)，在光纖技術(shù)中利用全保偏光纖的激光器更是被認(rèn)為是能夠抵抗環(huán)境變換的有效方法。

目前常用的技術(shù)是利用可飽和吸收體鎖模技術(shù)來(lái)制作全保偏光纖激光器。然而諸如半導(dǎo)體可飽和吸收體(SESAM)，碳納米管可飽和吸收體，石墨烯可飽和吸收體等可飽和吸收元件都存在低損傷閾值，且隨著時(shí)間衰減的缺點(diǎn)。所以這些弱點(diǎn)限制了其走出實(shí)驗(yàn)室，走向更廣闊的工業(yè)市場(chǎng)。另一方面，利用非線性旋轉(zhuǎn)偏振效應(yīng)(NPE)的光纖激光技術(shù)，又無(wú)法完全利用全保偏的系統(tǒng)。沒有了保偏光纖的應(yīng)用，NPE技術(shù)很容易受到環(huán)境干擾。為了得到更高穩(wěn)定性的NPE激光器，我們也嘗試過(guò)將激光腔內(nèi)的非保偏光纖部分替換成保偏的光纖，提高其穩(wěn)定性。

近些年，非線性光學(xué)環(huán)路反射鏡NOLM技術(shù)吸引越來(lái)越多研究者的興趣，因?yàn)槔眠@種技術(shù)制作的鎖模光纖激光器既穩(wěn)定，又可以適應(yīng)全保偏光纖結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的技術(shù)是基于在光纖準(zhǔn)直器引出的光纖環(huán)路總兩束反向運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖相互干涉的原理。通過(guò)在NOLM中加入光纖放大器，就能得到一個(gè)非線性放大環(huán)路反射鏡NALM。NOLMs和NALMs有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如更快速的開關(guān)時(shí)間以及全保偏設(shè)計(jì)等。Aguergaray等利用這種技術(shù)獲得了壓縮后最窄120fs，單脈沖能量4.2nJ的結(jié)果。通過(guò)調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)，他們又將單脈沖能量提高到16nJ，壓縮后最低400fs的參數(shù)。Szczepanek等研究人報(bào)道了利用光纖“8字型”鎖模的種子源，得到了15MHz及3.46nJ的結(jié)果，這種脈沖最終被壓縮到220fs。然而為了降低自啟動(dòng)的難度，上述這些工作仍然采用大分束比的耦合器，這就同時(shí)降低了調(diào)制深度。Menlosystem GmbH公司發(fā)布了一項(xiàng)名為“Laser with non-linear optical loop mirror”的專利，利用這項(xiàng)技術(shù)具有更高的調(diào)制深度以及更好的自啟動(dòng)能力，而且這種技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到相關(guān)產(chǎn)品當(dāng)中去。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決常規(guī)鎖模光纖激光器不穩(wěn)定，NALM技術(shù)難啟動(dòng)的同時(shí)，提高激光器重復(fù)頻率，以使其作為未來(lái)工業(yè)Burst mode型超快工業(yè)激光器的理想的種子光源，本發(fā)明提出了一種基于相位偏置器原理的高重頻光纖激光器及控制方法；內(nèi)置一個(gè)相位偏置單元，可以大大降低了NALMs技術(shù)啟動(dòng)的困難；同時(shí)；通過(guò)利用超薄空間元件將腔長(zhǎng)極限壓縮，得到了比用分立光纖保偏元件更高的重頻，可達(dá)到百兆赫茲量級(jí)以上；本發(fā)明的高重頻的種子源在未來(lái)飛秒放大，脈沖串模式選頻都有非常重要的作用。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于相位偏置器原理的高重頻光纖激光器。