[發明專利]一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置和方法

在審

• 申請號: 201910030334.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109802283A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 王思佳
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/13
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

1.一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于包括光纖被動鎖模激光器(1)、負色散啁啾光纖光柵(2)、正色散非線性無源光纖(3)、正色散光纖放大器(4)、色散補償器(5)，其中：

光纖被動鎖模激光器(1)，用于產生超短激光脈沖，并將其作為種子脈沖，該種子脈沖經過負色散啁啾光纖光柵(2)生成帶有負啁啾的超短激光脈沖，帶有負啁啾的超短激光脈沖耦合進入正色散非線性光纖(3)中，在正色散非線性光纖(3)的正群速度色散和自相位調制效應的共同作用下，帶有負啁啾的超短激光脈沖能量向中心波長集中，且在時域和頻域同時被壓縮和整形，形成三角形窄帶超短激光脈沖，之后，三角形窄帶超短激光脈沖耦合進入正色散光纖放大器(4)中完成脈沖自相似放大演化，形成拋物線形寬帶線性啁啾脈沖，寬帶線性啁啾脈沖進入色散補償器(5)，色散補償器(5)補償寬帶線性啁啾脈沖在自相似放大過程中積累的正啁啾，獲得傅里葉變換極限脈沖質量的飛秒激光。

2.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述超短激光脈沖平均功率60mW～200mW，重復頻率30MHz～100MHz，中心波長1030nm～1050nm，光譜半高全寬度5nm～20nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述三角形窄帶超短激光脈沖的光譜半高全寬度小于正色散光纖放大器增益帶寬。

4.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述拋物線形寬帶線性啁啾脈沖的光譜半高全寬度為20nm～50nm。

5.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述光纖被動鎖模激光器(1)為光纖非線性偏振旋轉鎖模激光器、光纖可飽和吸收體鎖模激光器或光纖非線性放大環形鏡鎖模激光器。

6.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述負色散啁啾光纖光柵(2)為反射式光纖布拉格光柵。

7.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述正色散非線性無源光纖(3)為單模光纖或光子晶體光纖。

8.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于所述正色散光纖放大器(4)為摻鐿光纖放大器。

9.根據權利要求1所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生裝置，其特征在于光柵對色散補償器(5)為反射式光柵對、透射式光柵對或體布拉格光柵。

10.一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生方法，其特征在于包括如下步驟：

s1、生成超短激光脈沖；

s2、將步驟s1生成的超短激光脈沖調整成帶有負啁啾的超短激光脈沖；

s3、將帶有負啁啾的超短激光脈沖能量向中心波長集中，同時在時域和頻域內將脈沖波形壓縮和整形，形成三角形窄帶超短激光脈沖；

s4、將三角形窄帶超短激光脈沖進行自相似脈沖放大演化，輸出寬帶的線性啁啾拋物線激光脈沖；

s5、消除帶線性啁啾拋物線激光脈沖在自相似放大過程中積累的正啁啾，最終輸出具有變換極限質量的飛秒激光脈沖。

11.根據權利要求10所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生方法，其特征在于所述步驟s2采用負色散啁啾光纖光柵(2)實現。

12.根據權利要求10所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生方法，其特征在于所述超短激光脈沖平均功率60mW～200mW，重復頻率30MHz～100MHz，中心波長1030nm～1050nm，光譜半高全寬度5nm～20nm。

13.根據權利要求10所述的一種基于三角脈沖被動成形的光纖飛秒激光產生方法，其特征在于所述拋物線形寬帶線性啁啾脈沖的光譜半高全寬度為20nm～50nm。