[實(shí)用新型]基于空分復(fù)用SESAM模塊的鎖模光纖激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822038981.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208986364U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張劍宇;龍躍金;袁易君;曾文康;楊武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 光越科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/0941;H01S3/098
• 代理公司: 南昌贛西專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36121
• 代理人: 謝年鳳

本實(shí)用新型一種基于空分復(fù)用SESAM模塊的鎖模光纖激光器，其是由保偏光纖隔離器、保偏布拉格光纖光柵、稀土摻雜保偏增益光纖、泵浦激光器、保偏波分復(fù)用器、n級(jí)級(jí)聯(lián)式1x2ⁿ空分復(fù)用模塊、2ⁿ個(gè)聚焦式在線空分復(fù)用SESAM反射端子和無(wú)源保偏光纖構(gòu)成全保偏光纖的線型諧振腔；所述保偏波分復(fù)用器包括有泵浦端、泵浦信號(hào)通用端和信號(hào)端；所述聚焦式在線空分復(fù)用SESAM反射端子包括偏振可變的聚焦器、Savart棱鏡和SESAM；本實(shí)用新型的基于空分復(fù)用SESAM模塊的長(zhǎng)工作壽命鎖模光纖激光器，性能可靠、可實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)鎖模及方便調(diào)控，通過(guò)改變級(jí)聯(lián)空分復(fù)用模塊的輸出路徑切換不同的在線空分復(fù)用SESAM反射端子，極大的提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作壽命。

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于空分復(fù)用SESAM模塊的鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)：

1992年，美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Keller等人首次利用一種新的可飽和吸收體SESAM (semiconductor saturable absorber mirror)實(shí)現(xiàn)了Nd:YLF晶體穩(wěn)定的連續(xù)鎖模激光產(chǎn)生。這種新型可飽和吸收體SESAM的各項(xiàng)參數(shù)，包括工作波長(zhǎng)、飽和通量、調(diào)制深度、非飽和損耗和恢復(fù)時(shí)間等可以實(shí)現(xiàn)靈活設(shè)計(jì)，滿足不同激光器鎖模要求；而且對(duì)激光腔型沒(méi)有嚴(yán)格要求，進(jìn)而大大簡(jiǎn)化了諧振腔的結(jié)構(gòu)。SESAM的出現(xiàn)使超快激光器進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。以其為基礎(chǔ)的被動(dòng)鎖模技術(shù)由于具有設(shè)計(jì)靈活、系統(tǒng)穩(wěn)定、自啟動(dòng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，SESAM在制備過(guò)程中可靈活控制調(diào)制深度、恢復(fù)時(shí)間、飽和通量等關(guān)鍵參數(shù)，并且根據(jù)需要可加工集成在光纖端頭上，便于全光纖化，因此，該類型被動(dòng)鎖模光纖激光器在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。

SESAM的兩個(gè)核心參數(shù)是飽和通量和光損傷閾值。激光鎖模的原理是利用了SESAM的飽和吸收特性，這就要求入射SESAM片的信號(hào)光通量密度超過(guò)其飽和通量。另一方面，如果入射信號(hào)光能量密度太大，超過(guò)其損傷閾值，SESAM片光照區(qū)域會(huì)受到不可逆的光學(xué)損傷，從而導(dǎo)致該區(qū)域永久喪失飽和吸收特性。綜合考慮上述兩點(diǎn)，需要將入射信號(hào)光能量密度控制在合理的范圍內(nèi)，即介于SESAM片的飽和通量以及損傷閾值之間。通常的做法是實(shí)現(xiàn)低泵浦閾值鎖模，并且盡可能減小入射SESAM的信號(hào)光聚焦光斑大小。這就導(dǎo)致整個(gè)種子源激光器輸出的脈沖信號(hào)平均功率較低，不利于后續(xù)功率放大。為了適當(dāng)提高種子源輸出功率，最直接的做法是提升泵浦功率，這又容易導(dǎo)致SESAM片受到光學(xué)損傷。同時(shí)，種子源長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，輸出脈沖信號(hào)重復(fù)頻率很高，SESAM片吸收光能后轉(zhuǎn)換的熱能逐漸累積，會(huì)影響SESAM片的飽和吸收特性，甚至使其永久失效。如上所述，SESAM片的光學(xué)損傷和熱損傷引起的飽和吸收失效極大的限制了脈沖種子激光器的長(zhǎng)期使用壽命。

通常鎖模聚焦光斑直徑為10-20 um，因此損傷失效后的SESAM面積也是一個(gè)直徑為10-20 um的圓，而常規(guī)SESAM片入射面為邊長(zhǎng)為1mm的正方形，所以失效面積僅占總面積的極小部分。單一SESAM片可以重復(fù)利用很多次。目前所用的單SESAM、單聚焦點(diǎn)鎖模系統(tǒng)失效后，唯一的解決辦法是將光纖集成化的SESAM反射端子拆分，重新調(diào)試，將聚焦光斑移出失效位置。這種做法雖然可以重復(fù)利用SESAM，但是會(huì)造成其他物料的浪費(fèi)，而且器件拆分不方便，容易對(duì)SESAM造成機(jī)械劃傷。因此，尋求一種操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、容易實(shí)現(xiàn)的可提升SESAM利用率以及種子源激光器使用壽命的設(shè)計(jì)方案是SESAM鎖模超快激光器中亟待解決的問(wèn)題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，提供一種基于空分復(fù)用SESAM模塊的鎖模光纖激光器。該鎖模光纖激光器通過(guò)級(jí)聯(lián)空分復(fù)用模塊集成多個(gè)SESAM片，工作時(shí)有且僅有一片SESAM片處于工作狀態(tài)，使每個(gè)SESAM反射片有兩倍壽命，n級(jí)級(jí)聯(lián)式空分復(fù)用器可掛載2ⁿ個(gè)SESAM反射端子，系統(tǒng)的總工作壽命較單聚焦點(diǎn)、單SESAM端子鎖模光纖激光器可提升2⁽ⁿ⁺¹⁾倍；極大的提升了SESAM片在鎖模激光器中的的使用周期。