[發(fā)明專利]基于少模光纖可飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器

在審

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• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110277728A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李環(huán)環(huán);蔣昊;李燦;徐時(shí)清;張軍杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/098;H01S3/067
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種基于少模光纖可飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器，涉及超短光纖激光器領(lǐng)域。所述被動鎖模光纖激光器采用環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，包括泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、非保偏隔離器、偏振控制器、少模光纖可飽和吸收體和耦合器。其中，少模光纖可飽和吸收體由依次熔接的輸入單模光纖、少模光纖、輸出單模光纖組成，其可飽和吸收特性是利用少模光纖中的非線性多模干涉效應(yīng)。本發(fā)明被動鎖模光纖激光器采用的可飽和吸收體是真正的全光纖可飽和吸收體，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、損傷閾值高等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了鎖模光纖激光器的穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)及非線性光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于少模光纖可飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)

被動鎖模光纖激光器由于具有易操作、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信、材料精細(xì)加工、光頻梳、激光雷達(dá)、激光醫(yī)療、激光光譜學(xué)等領(lǐng)域具有非常重要的科學(xué)應(yīng)用價(jià)值。可飽和吸收體是被動鎖模光纖激光器中的關(guān)鍵器件，其主要分為兩類：基于材料可飽和吸收特性的可飽和吸收體(例如：半導(dǎo)體可飽和吸收鏡和以石墨烯為代表的二維材料)和全光纖可飽和吸收體。其中，基于材料可飽和吸收特性的可飽和吸收體通常是將可飽和吸收材料附著于光纖端面，制成光纖集成的可飽和吸收體，并應(yīng)用于光纖激光器，提高鎖模光纖激光器的可靠性。但可飽和吸收材料對外界環(huán)境敏感，易變質(zhì)，且損傷閾值低、性能不穩(wěn)定。因此，研發(fā)具有高損傷閾值和低損耗的全光纖可飽和吸收體受到越來越多研究者的關(guān)注。

近些年來，研究人員以多模光纖中的非線性多模干涉效應(yīng)以及自聚焦效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，提出了基于多模光纖中產(chǎn)生的包括四波混頻效應(yīng)、自相位調(diào)制以及交叉相位調(diào)制等在內(nèi)的非線性效應(yīng)作為可飽和吸收體的數(shù)值模型。現(xiàn)有的多模光纖可飽和吸收體通常采用漸變和階躍兩種類型的多模光纖，但這兩種多模光纖激發(fā)的高階模式數(shù)量較多(約幾十到幾百個(gè)模式)且難以控制，導(dǎo)致現(xiàn)有多模光纖可飽和吸收體仍存在以下問題：(1)由于模式數(shù)量較多，傳輸特性較復(fù)雜，導(dǎo)致很難深入理論研究其可飽和吸收特性機(jī)理；(2)較多的模式數(shù)量使得模式耦合復(fù)雜無序，因此較難制備性能穩(wěn)定的可飽和吸收體；(3)在大能量光纖激光器應(yīng)用中，由于高階模式數(shù)量較多，在熔點(diǎn)處能量損失嚴(yán)重，易出現(xiàn)熱損傷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好的基于少模光纖可飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器。

本發(fā)明目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于少模光纖可飽和吸收體的被動鎖模光纖激光器，包括泵浦源、波分復(fù)用器、增益光纖、非保偏隔離器、偏振控制器、少模光纖可飽和吸收體、耦合器；所述的泵浦源與波分復(fù)用器的光輸入端相連，波分復(fù)用器公共端與增益光纖一端口相連，增益光纖另一端與非保偏隔離器的輸入端相連，非保偏隔離器的輸出端與偏振控制器一端相連，偏振控制器的另一端與少模光纖可飽和吸收體的入射端相連，少模光纖可飽和吸收體的出射端與耦合器一端口相連，耦合器二端口與波分復(fù)用器的信號端相連形成環(huán)形回路，耦合器的三端口作為脈沖激光輸出端；所述的少模光纖可飽和吸收體由輸入單模光纖、少模光纖和輸出單模光纖采用中心對準(zhǔn)的方式依次熔接制成。

本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述的少模光纖可飽和吸收體中輸入單模光纖與輸出單模光纖為同種單模光纖。

進(jìn)一步地，所述的少模光纖可飽和吸收體中少模光纖在應(yīng)用的特定波段的傳輸模式數(shù)目以3-7個(gè)為最佳。

進(jìn)一步地，所述的少模光纖可飽和吸收體中少模光纖采用纖芯與包層直徑比為33μm/125μm的漸變折射率少模光纖，此光纖在2.0μm波段的自聚焦長度(L_π)約為754μm。