[發明專利]一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法

有效

• 申請號: 201711281202.8
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108039635B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 申圣男;李和平;杜文雄;李俊文;張旨遙;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

1.一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統，其特征在于，包括泵浦源(1)、波分復用器(2)、第一光纖布拉格光柵(3)、第一色散補償光纖(4)、摻鉺增益光纖(5)、第二色散補償光纖(6)、第二光纖布拉格光柵(7)；所述波分復用器(2)、第一光纖布拉格光柵(3)、摻鉺增益光纖(5)、第二光纖布拉格光柵(7)依次通過色散補償光纖連接，構成線形諧振腔；所述泵浦源(1)與波分復用器(2)的泵浦端連接，波分復用器(2)的輸入端作為諧振腔的輸出端；

所述的第一光纖布拉格光柵(3)和第二光纖布拉格光柵(7)的反射中心波長有一定的偏移量，所述偏移量可在2.6nm-4.0nm之間；

所述的第一光纖布拉格光柵(3)的反射中心波長為1551.6nm，帶寬為1nm，反射率為97％；

所述的第二光纖布拉格光柵(7)的反射中心波長為1548.4nm，帶寬為1nm，反射率為97％。

2.根據權利要求1所述的一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法，其特征在于，所述泵浦源(1)為半導體激光器或者光纖激光器，輸出泵浦光的中心波長λ為：980nm。

3.根據權利要求1所述的一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法，其特征在于，所述波分復用器(2)的波分范圍為980nm/1550nm。

4.根據權利要求1所述的一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法，其特征在于，所述的摻鉺增益光纖(5)的長度為1m，在1550nm附近具有正色散。

5.根據權利要求1所述的一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法，其特征在于，所述的第一色散補償光纖(4)長度為2m，在1550nm附近具有正色散。

6.根據權利要求1所述的一種產生超短光脈沖的全光纖激光系統及方法，其特征在于，所述的第二色散補償光纖(6)長度為2m，在1550nm附近具有正色散。

7.一種產生超短光脈沖的方法，具體包括以下步驟：

S1、由泵浦源發出的激光經波分復用器耦合進腔內，經過摻鉺增益光纖后產生頻率為ω₀的連續光信號；

S2、由于第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵的反射中心波長有一定的偏移量，將在腔內引入周期性的光譜損耗調制效應，使得在光譜中心頻率ω₀兩邊產生頻譜邊帶，設其頻譜邊帶對應的頻率與中心頻率ω₀之差分別為±Ω，從而激發不穩定的振蕩模式；

S3、當光信號經過中心頻率為ω₀-Δω的第一光纖布拉格光柵時，頻率為ω₀+Ω的光波分量受到損耗，此時，頻率分別為ω₀-Ω和ω₀的光波分量發生四波混頻過程，從而將能量耦合到頻率為ω₀+Ω的光波分量上，其中，Δω是角頻率偏移量；

S4、當光信號經過中心頻率為ω₀+Δω的第二光纖布拉格光柵時，頻率為ω₀-Ω的光波分量受到損耗，此時，頻率分別為ω₀+Ω和ω₀的光波分量發生四波混頻過程，從而將能量耦合到頻率為ω₀-Ω的光波分量上；

S5、周期性的重復步驟S3-S4，最終使得頻譜邊帶內的各振蕩模式實現穩定的增長，在時域上表現為連續波轉變為弱脈沖序列；

S6、當泵浦源的功率超過激光閾值后，線形諧振腔內的弱脈沖信號在腔內多次經過摻鉺增益光纖后得到放大；

S7、脈沖在腔內演化，其光譜由于自相位調制等非線性效應而展寬；

S8、脈沖傳播到中心頻率為ω₀-Δω的光纖布拉格光柵后，光譜在光柵帶寬σ之內部分被反射，其余部分被光柵濾除；

S9、被第一光纖布拉格光柵反射的光脈沖在腔內繼續演化，重復步驟S7；

S10、脈沖傳播到中心頻率為ω₀+Δω的光纖布拉格光柵，光譜在光柵帶寬σ之內部分被反射，其余部分被光柵濾除；

S11、重復步驟S7-S10，經過多次周期性的光譜損耗調制，直至在腔內形成自洽演化，最終實現穩定的脈沖輸出，其重復頻率f滿足Ω＝2πf。