[發明專利]多腔結構光纖激光器及提高光纖激光器重復頻率的方法

有效

• 申請號: 201410448506.9
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104218438B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 郝強;張青山;孫婷婷;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H01S3/082
• 分類號: H01S3/082;H01S3/16;H01S3/10
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別涉及一種利用多腔結構提高光纖激光器重復頻率的多腔結構光纖激光器及提高光纖激光器重復頻率的方法。

背景技術

高重復頻率激光在激光測距、激光雷達、激光通信、光學頻率梳等方面有著十分重要的應用。如高重復頻率激光測距具有目標搜索時間短、定位精度高、回波點數多的特點，可極大推進衛星激光測距技術的發展。又如高分辨率的天文階梯光柵的頻率分辨間隔10-30GHz，常規的光學頻率梳的重復頻率只有100-500MHz，并不能直接用于天文光譜儀的定標和校準。因此，有必要將常規的脈沖激光器的重復頻率提高一至幾個數量級。

一般的，較短的激光器腔長對應于較高的重復頻率。因此，要提高激光振蕩器的重復頻率就需要縮短激光器回路的幾何長度。無論是主動鎖模激光器還是被動鎖模激光器，激光器回路中的增益光纖的長度、光纖器件的封裝尺寸和器件的尾纖長度是限制光纖激光器重復頻率進一步提高的主要因素。通常光纖激光器的重復頻率為一般不大于500MHz。通過采用集成化的光纖器件，及盡量減少尾纖長度可獲得750MHz的脈沖輸出(Optics Letters,Vol.38,pp314,2013)。但是目前要進一步提高重復頻率至超過1GHz，光路結構復雜，光纖熔接和處理難度越大，容錯率越低。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種利用多腔結構，提高重復頻率至超過1GHz的多腔結構光纖激光器及提高光纖激光器重復頻率的方法。

本發明提供的多腔結構光纖激光器，其特征在于，包括：激光放大器，包含：激光放大輸出端和激光放大輸入端；光分束器，與激光放大器的激光放大輸出端相連接；至少二個鎖模元件，與光分束器相連接；至少二個延遲光纖，與鎖模元件的數量相同，分別與鎖模元件一一連接，構成至少二個分支光路；以及光合束器，一端與延遲光纖相連接，另一端與激光放大輸入端相連，構成激光器回路。

本發明提供的多腔結構光纖激光器，還具有這樣的特征：其中，激光放大器還包含：光隔離器、激光泵浦源、波分復用器和增益光纖，光隔離器，依次與激光泵浦源、波分復用器和增益光纖相連接，光隔離器的輸入端作為激光放大輸入端，增益光纖的輸出端作為激光放大輸出端。

本發明提供的多腔結構光纖激光器，還具有這樣的特征：其中，鎖模元件可以采用非線性偏振旋轉器件、起偏光纖、半導體可飽和吸收體、石墨烯、碳納米管等。

本發明提供的多腔結構光纖激光器，還具有這樣的特征：其中，增益光纖摻雜有稀土離子，稀土離子可為：Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺或Lu³⁺等中的一種或者組合。

本發明還提供的提高光纖激光器重復頻率的方法，具有以下步驟：利用權利要求1至4多腔結構光纖激光器，當激光放大器和第一分支光路形成回路，其它分支回路為斷路時，多腔結構光纖激光器的第一重復頻率f₁等于激光腔內頻譜的第一縱模間隔ν₁，當激光放大器和第二分支光路形成回路，其它分支回路為斷路時，激光器的第二重復頻率f₂等于激光腔內頻譜的第二縱模間隔ν₂，當同時開啟第一和第二分支光路時，滿足ν_m＝q ν₁＝pν₂(q和p為整數)的頻率才能在光路中實現振蕩，當第一重復頻率f₁和第二重復頻率f₂無公約數，總重復頻率為f_m＝f₁×f₂＝143MHz，當第一分支光路和第二分支光路與激光放大器共同形成回路時，且第一重復頻率f₁和第二重復頻率f₂有公約數n，總重復頻率為f_m’＝f₁×f₂/n。

發明作用和效果

根據本發明所涉及多腔結構光纖激光器及提高光纖激光器重復頻率的方法，利用光分路器、鎖模元件和延遲光纖將光路分成至少兩個分支光路，再通過光合路器將分支光路合路，從而形成1GHz以上重復頻率的脈沖輸出。因此，本發明的腔結構光纖激光器及提高光纖激光器重復頻率的方法光路結構簡單，在不增加技術難度的基礎上，僅采用光路復制，即在一個環形腔的基礎上，加上復制的分支光路部分，就可實現脈沖激光器重復頻率的提高。

附圖說明