[發明專利]基于色散波的THz高重復頻率高功率飛秒光纖激光器

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• 申請號: 201810880018.3
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108767637A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 袁易君;龍躍金;張劍宇;曾文康;楊武
• 申請（專利權）人: 光越科技（深圳）有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/108;H01S3/091;H01S3/109
• 代理公司: 深圳市華騰知識產權代理有限公司 44370
• 代理人: 彭年才

本發明公開了一種基于色散波的THz高重復頻率高功率飛秒光纖激光器，包括摻鉺光纖激光器種子源、頻率提升部分、放大部分和脈寬壓縮部分；所述摻鉺光纖激光器種子源的輸出端通過高非線性光纖與所述頻率提升部分連接，所述頻率提升部分的輸出端連接至所述放大部分，所述放大部分包括預放大部分和兩級主放大部分，所述放大部分的輸出端與所述脈寬壓縮部分相連；所述摻鉺光纖激光器種子源產生的激光信號經所述高非線性光纖的非線性頻率轉換，并經過所述頻率提升部分將其頻率提升至THz高重復頻率，所述THz高重復頻率的激光信號經所述放大部分的預放大部分和兩級主放大部分進行功率放大，再經過所述脈寬壓縮部分，輸出THz高重復頻率的高功率飛秒脈沖信號。本發明安裝結構簡單，易于實現，成本低廉，便于推廣。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，具體涉及一種基于色散波的THz高重復頻率高功率飛秒光纖激光器。

背景技術

高功率飛秒光纖激光器具有光束質量高、熱穩定性好、峰值功率高、結構緊湊、成本低、環境穩定性好、無需維護等優點，在精密加工、波導刻蝕、超連續譜產生和激光傳感等領域應用越來越廣泛，逐漸受到研究人員的關注。目前，1550nm波段的摻鉺光纖由于具有正色散和負色散的光纖，通過選用不同長度、不同色散的光纖，可以較好的控制光纖激光器諧振腔內的色散值，實現飛秒激光信號輸出。而對于1064nm波段，光纖在此波段的色散值皆為正值，對其進行色散補償的啁啾布拉格光纖光柵、光子晶體光纖都需要定制，價格昂貴，因而1064nm波段的摻鐿光纖激光器獲得飛秒激光脈沖輸出具有較高的難度。高功率的獲得一般是采用MOPA結構,鎖模得到的較低功率脈沖激光輸出的飛秒光纖激光器，通過MOPA放大，可實現較高脈沖能量與平均功率的激光信號輸出。

被動鎖模光纖激光器中獲得高重復頻率的主要方法是通過高次諧波鎖模和縮短光纖激光器諧振腔的長度。高次諧波鎖模需要在基頻鎖模的基礎上大幅度提升泵浦激光器的泵浦功率，由于其不是基頻工作狀態，輸出激光信號的均勻性與穩定性都較差；而且泵浦功率的提升將增大整個激光器諧振腔內的脈沖能量，這樣會影響被動鎖模元件的使用壽命以及產生多脈沖現象。對于縮短諧振腔的長度可有效提升鎖模脈沖的重復頻率，但腔越短參與鎖模的模式越少，鎖模難度也會相應增加。另外，對于諧波鎖模以及短腔鎖模都很難達到特別高的重復頻率，這受制于其本身的機制，采用此兩種方法很難達到THz的重復頻率。而在光學頻率梳的應用中需要鎖模光纖激光器具有更高的重復頻率，光纖激光器的高重復頻率可以增大梳齒間隔，以此滿足頻率測量應用的要求；在天文觀測中高精度視向速度定標問題、精確距離測量、精密激光雷達等科研、國防領域也需要光纖激光器具有高重復頻率。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種光束質量穩定、輸出功率高的基于色散波的THz高重復頻率高功率飛秒光纖激光器。

一種基于色散波的THz高重復頻率高功率飛秒光纖激光器，包括摻鉺光纖激光器種子源、頻率提升部分、放大部分和脈寬壓縮部分；所述摻鉺光纖激光器種子源的輸出端通過高非線性光纖與所述頻率提升部分連接，所述頻率提升部分的輸出端連接至所述放大部分，所述放大部分包括預放大部分和兩級主放大部分，所述放大部分的輸出端與所述脈寬壓縮部分相連；所述摻鉺光纖激光器種子源產生的激光信號經所述高非線性光纖的非線性頻率轉換，并經過所述頻率提升部分將其頻率提升至THz高重復頻率，所述THz高重復頻率的激光信號經所述放大部分的預放大部分和兩級主放大部分進行功率放大，再經過所述脈寬壓縮部分，輸出THz高重復頻率的高功率飛秒脈沖信號。

進一步地，所述摻鉺光纖激光器種子源包括激光器種子源和摻鉺光纖放大部分，所述激光器種子源包括依次連接的光反射鏡、第一摻鉺增益光纖、第一波分復用器和第一光隔離器；所述第一波分復用器的兩個輸入端分別連接有所述第一摻鉺增益光纖和第一單模泵浦激光器及其驅動電路的輸出端，所述第一波分復用器的兩個輸出端分別連接至所述第一光隔離器和一個可飽和吸收體SESAM模塊的輸入端。