[發明專利]自啟動Figure-9被動鎖模光纖激光器的脈沖能量提升方法

有效

• 申請號: 202010894514.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111969401B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 毛慶和;段典
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/10;H01S3/102;H01S3/108;H01S3/11;H01S3/136
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種自啟動Figure-9被動鎖模光纖激光器的脈沖能量提升方法，其特征是應用于由等效NALM環形腔(4)、線性臂(5)、旋轉電機和泵浦源(11)構成的Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)中；

所述等效NALM環形腔(4)包括：第一保偏光纖準直器(12)、保偏光纖波分復用器(13)、保偏摻鉺光纖(14)和第二保偏光纖準直器(15)；

所述保偏光纖波分復用器(13)的信號端與所述第一保偏光纖準直器(12)連接，所述保偏光纖波分復用器(13)的泵浦端與所述泵浦源(11)的輸出端連接，所述保偏光纖波分復用器(13)的公共端為保偏摻鉺光纖(14)，且所述保偏摻鉺光纖(14)與第二保偏光纖準直器(15)連接；

在所述線性臂(5)中沿著同一個中心軸依次設置有：第一偏振分光棱鏡(16)、非互易相移器(2)、第二偏振分光棱鏡(17)和全反射鏡(18)；

設置所述第一偏振分光棱鏡(16)的中心點分別與所述第一保偏光纖準直器(12)和第二保偏光纖準直器(15)的輸出端對準；

所述非互易相移器(2)依次包括：波片(6)、45°法拉第旋轉器(7)和波片(8)；且所述波片(6)和波片(8)分別安裝在兩個旋轉電機上；

所述脈沖能量提升方法是按如下步驟進行：

步驟1、利用式(1)得到非互易相移器(2)的線性相移量φ_L：

式(1)中，θ₁和θ₂分別為波片(6)和波片(8)的快軸與水平軸的夾角；

步驟2、利用式(2)得到等效NALM環形腔(4)的分光比ρ：

步驟3、定義當前循環變量為n，定義最大循環變量為Nmax；

定義波片(6)和波片(8)之間的旋轉延遲時間為t；定義每次循環之間的時間間隔為T；

定義波片(6)和波片(8)的快軸與水平軸的初始夾角分別為θ₁₀和θ₂₀；

定義波片(6)的步進角為Δθ₁；定義波片(8)的步進角為Δθ₂；

定義并初始化第n次循環下的泵浦源(11)的輸出功率增加ΔPⁿ；

定義計時器為time；并初始化time＝0；

步驟4、保持等效NALM環形腔(4)的分光比為ρ時；

步驟5、調節波片(6)和波片(8)的快軸與水平軸的夾角θ₁和θ₂設置，使得所述非互易相移器(2)的線性相移量φ_L為1.5π，從而獲得與所述線性相移量φ_L相對應的Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)的可飽和吸收透過率曲線curve1；

步驟6、計時器time開始計時，令所述泵浦源(11)的輸出功率為P₁；使得等效NALM環形腔(4)的連續光功率起伏在可飽和吸收體作用下積累非線性相移差并實現鎖模自啟動；

步驟7、當time＝T₁時，令所述泵浦源(11)的輸出功率為P^*，使得Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)輸出單脈沖序列；

步驟8、初始化n＝1，令第n次循環下的泵浦源(11)的輸出功率P_n＝P^*；

步驟9、當time＝T₁時，令第n次循環下的波片(6)的夾角θ₁以步進角Δθ₁進行步進；

步驟10、當time＝T₁+n×t時，令第n次循環下的波片(8)的夾角θ₂以步進角Δθ₂進行步進，從而利用式(1)得到第n次循環下所述非互易相移器(2)的線性相移量并使得到Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)中的可飽和吸收體透過率曲線右移；

步驟11、當time＝T₁+n×T/2時，令第n次循環下的泵浦源(11)的輸出功率P_n增加ΔPⁿ后，得到第n+1次循環下的泵浦源(11)輸出功率P_n+1；進而使得Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)中的非線性相移量Δφ_NL在單脈沖鎖模運轉所允許的非線性相移差Δφ_NL的區間內；

步驟12、判斷Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)的輸出脈沖是否為單脈沖，若是，則表示等效NALM環形腔(4)中積累的非線性相移差Δφ_NL接近但不超過光纖激光器(1)單脈沖鎖模所允許的非線性相移差Δφ_NL的最大值；并執行步驟13；否則，將ΔPⁿ-p賦值給ΔPⁿ，將計時器time清零后返回步驟6；

步驟13、當time＝T₁+n×T時，令n+1賦值給n，判斷nNmax是否成立，若成立，則表示Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)在保持單脈沖運轉下將工作點移至非互易相移器(2)的線性相移小于π對應的可飽和吸收體透過率曲線給定的單脈沖運轉區域，并完成Figure-9被動鎖模光纖激光器(1)的輸出脈沖能量的提升；否則，將計時器time清零后返回步驟6。