[實用新型]一種基于保偏光纖交叉熔接技術的全光纖超快激光器

有效

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• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN212033416U
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 王璞;于淼;程昭晨
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

本實用新型公開一種基于保偏光纖交叉熔接技術的全光纖超快激光器，包括：泵浦源、保偏波分復用器(快軸截止)、保偏法拉第鏡、保偏增益光纖、保偏無源光纖、保偏啁啾光纖光柵。利用保偏光纖之間交叉熔接技術和保偏器件形成虛擬可飽和吸收體，實現(xiàn)激光器的全光纖化，無需額外的空間結構和調制器件，特別是無需偏振控制器件的機械調節(jié)控制腔內(nèi)偏振態(tài)來實現(xiàn)自啟動，因激光器由全保偏光纖構成，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

技術領域

本實用新型屬于激光技術和光學領域，尤其涉及一種基于保偏光纖交叉熔接技術的全光纖超快激光器。

背景技術

隨著科技社會的發(fā)展，人們對超短脈沖激光的需求日益增加。而超短脈沖光纖激光器相對于傳統(tǒng)的超快固體激光器具有易操作、結構緊湊、性能穩(wěn)定、成本低、光束質量好、散熱性能好、轉化效率高等優(yōu)點。面對市場對超短脈沖激光應用需求的不斷增長，超短脈沖光纖激光器更是在成本、能耗和空間體積等方面展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。隨著研究的深入，超短脈沖光纖激光器不斷展示出其巨大的應用潛能，被廣泛應用于高速光通信、光傳感、光頻梳、激光雷達、光譜分析、軍事等相關領域，是目前光電子領域的研究熱點之一。在科學研究領域，超短脈沖激光在高次諧波的產(chǎn)生、真空紫外(VUV)與極端紫外(XUV)相干光源的獲得、阿秒短波長相干輻射的產(chǎn)生等方面均有著重要的作用。

為了獲得穩(wěn)定的超短脈沖，常用的被動鎖模方式主要分為兩種：實體可飽和吸收體和虛擬可飽和吸收體。實體可飽和吸收體常見的主要為半導體可飽和吸收體(SESAM)、石墨烯、碳納米管(CNTs)和拓撲絕緣體等。虛擬可飽和吸收體，也稱為人造可飽和吸收體，主要分為非線性偏振旋轉(NPR)和非線性光學環(huán)路反射鏡(NOLM)。實體可飽和吸收體，以半導體可飽和吸收鏡(SESAM)為例，雖然可以得到良好的輸出特性，但是塊狀結構的SESAM不易光纖集成，且其制備技術復雜，價格昂貴，存在著損傷閾值低、壽命短、工作帶寬相對窄等缺點。而基于傳統(tǒng)的NPR或NOLM鎖模的激光器會存在部分空間結構或非保偏結構，其穩(wěn)定性易受外界環(huán)境擾動的影響。

實用新型內(nèi)容

為了解決實體可飽和吸收體(如SESAM、CNTs)涉及的生產(chǎn)成本成本和使用壽命問題、虛擬可飽和吸收體(如傳統(tǒng)NPR、NOLM)存在的環(huán)境穩(wěn)定性和系統(tǒng)復雜性等問題，本實用新型提出了一種基于保偏光纖交叉熔接技術的全光纖超快激光器，其可飽和吸收體由保偏光纖和保偏器件構成，實現(xiàn)了激光器的全光纖化，無需空間器件和偏振控制器的機械調節(jié)即可實現(xiàn)自啟動，因采用了全保偏光纖結構，可長時間在較強振動環(huán)境等惡劣情況下保持鎖模狀態(tài)且性能良好穩(wěn)定。同時，結合色散管理技術，所形成的脈沖光譜更加平滑，更適合作為脈沖放大的種子源，為放大和壓縮提供多種可能。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于保偏光纖交叉熔接技術的全光纖超快激光器，分為基于保偏光纖交叉熔接技術的虛擬可飽和吸收體和色散管理區(qū)域，包括：泵浦源、保偏波分復用器(快軸截止)、保偏法拉第鏡、保偏增益光纖、保偏無源光纖、保偏啁啾光纖光柵；

通過保偏光纖和保偏器件構成一個線型激光腔；利用全保偏光纖進行交叉熔接，在保偏器件間形成虛擬可飽和吸收體；通過保偏啁啾光纖光柵進行腔內(nèi)色散管理。虛擬可飽和吸收體由快軸截止的保偏波分復用器的公共端依次連接保偏增益光纖、保偏無源光纖和保偏法拉第鏡組成，泵浦源連接保偏波分復用器的泵浦輸入端；保偏波分復用器的公共端連接保偏增益光纖的一端，保偏波分復用器的公共端與增益光纖的慢軸間進行交叉熔接；保偏增益光纖的另一端連接保偏無源光纖的一端；保偏無源光纖的另一端連接保偏法拉第鏡；保偏波分復用器(快軸截止)的信號端連接保偏啁啾光纖光柵的反射端，保偏啁啾光纖光柵的透射端為激光器的輸出端。

泵浦源提供的泵浦光經(jīng)過保偏波分復用器被耦合傳輸至保偏增益光纖，經(jīng)過增益放大后產(chǎn)生的激光經(jīng)過保偏無源光纖傳輸至保偏法拉第鏡，并經(jīng)過保偏法拉第鏡反射回原光路中，然后經(jīng)過保偏無源光纖，隨后在保偏增益光纖中再次增益放大，通過保偏啁啾光纖光柵進行色散管理，一部分脈沖由保偏啁啾光纖光柵的透射端輸出，一部分脈沖經(jīng)保偏啁啾光纖光柵反射回腔內(nèi)繼續(xù)振蕩。