[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生超短光脈沖的全光纖激光系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711281202.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108039635B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申圣男;李和平;杜文雄;李俊文;張旨遙;劉永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

本發(fā)明公開(kāi)了一種產(chǎn)生超短光脈沖的全光纖激光系統(tǒng)及方法，本發(fā)明的系統(tǒng)具體包括泵浦源、波分復(fù)用器、第一光纖布拉格光柵、第一色散補(bǔ)償光纖、摻鉺增益光纖、第二色散補(bǔ)償光纖、第二光纖布拉格光柵。所述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(zhǎng)有一定的偏移量。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法不需要在腔內(nèi)引入可飽和吸收體，而是基于中心波長(zhǎng)存在一定偏移量的兩個(gè)光纖布拉格光柵提供的周期性光譜損耗調(diào)制，并在腔內(nèi)增益、損耗、色散及非線性效應(yīng)等共同作用下實(shí)現(xiàn)超短脈沖的產(chǎn)生。本發(fā)明所搭建的產(chǎn)生超短光脈沖的全光纖激光系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在應(yīng)用上可作為超短脈沖光源使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超短脈沖光纖激光器。

背景技術(shù)

超短脈沖光纖激光器是世界范圍內(nèi)的熱門(mén)研究課題之一。超短脈沖光纖激光器具有光束質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)窄脈寬、高峰值功率的超短脈沖輸出，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科學(xué)研究、高速光通信、光信號(hào)處理、微機(jī)械加工、超快激光光譜、量子相干控制、醫(yī)療和精密計(jì)量等領(lǐng)域。

目前為止，一般采用鎖模技術(shù)實(shí)現(xiàn)超短脈沖的產(chǎn)生，鎖模技術(shù)主要可以分為主動(dòng)鎖模和被動(dòng)鎖模兩種方式。其中，主動(dòng)鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，且腔長(zhǎng)較長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)超短脈沖輸出。而被動(dòng)鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)全光纖化。

被動(dòng)鎖模是光纖激光器獲得超短脈沖的一種常用方法。它是利用可飽和吸收體的非線性損耗特性實(shí)現(xiàn)激光器內(nèi)各模式間的相位鎖定，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的超短光脈沖。可飽和吸收體大致分為真實(shí)可飽和吸收體和等效可飽和吸收體兩類，后者是利用腔內(nèi)非線性效應(yīng)產(chǎn)生類似于真實(shí)可飽和吸收體的強(qiáng)度相關(guān)損耗特性，從而實(shí)現(xiàn)鎖模。迄今為止，有多種鎖模技術(shù)，如非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)、半導(dǎo)體可飽和吸收體鏡(SESAM)、單壁碳納米管等，但這些技術(shù)都存在一些不足。非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)對(duì)偏振態(tài)十分敏感，穩(wěn)定性較差，可重復(fù)性較低；半導(dǎo)體可飽和吸收體鏡制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高；單壁碳納米管可飽和吸收體制作時(shí)由于直徑不可控，使得對(duì)特定激光波長(zhǎng)具有較大的插入損耗，從而損傷閾值較低，難以實(shí)現(xiàn)大能量脈沖輸出。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種產(chǎn)生超短光脈沖的全光纖激光系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種產(chǎn)生超短光脈沖的全光纖激光系統(tǒng)，包括泵浦源、波分復(fù)用器、摻鉺增益光纖、第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵以及色散補(bǔ)償光纖；波分復(fù)用器、摻鉺增益光纖、第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵依次通過(guò)色散補(bǔ)償光纖連接，構(gòu)成線形諧振腔；泵浦源與波分復(fù)用器的泵浦端連接，波分復(fù)用器的輸入端作為脈沖輸出端。

優(yōu)選地，泵浦源為半導(dǎo)體激光器或者光纖激光器，輸出泵浦光的中心波長(zhǎng)λ為：980nm。

優(yōu)選地，波分復(fù)用器的波分范圍為980nm/1550nm。

優(yōu)選地，摻鉺增益光纖的長(zhǎng)度為1m，在1550nm附近具有正色散。

優(yōu)選地，第一色散補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度為2m，在1550nm附近具有正色散。

優(yōu)選地，第二色散補(bǔ)償光纖長(zhǎng)度為2m，在1550nm附近具有正色散。

優(yōu)選地，第一光纖布拉格光柵的反射中心波長(zhǎng)為1551.6nm，帶寬為1nm，反射率為97％。

優(yōu)選地，第二光纖布拉格光柵的反射中心波長(zhǎng)為1548.4nm，帶寬為1nm，反射率為97％。

基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種產(chǎn)生超短光脈沖的方法，具體包括以下步驟：

S1、由泵浦源發(fā)出的激光經(jīng)波分復(fù)用器耦合進(jìn)腔內(nèi)，經(jīng)過(guò)摻鉺增益光纖后產(chǎn)生頻率為ω₀的連續(xù)光信號(hào)；