[發明專利]一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統

在審

• 申請號: 202110040106.4
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112886373A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李和平;王壯;杜文雄;李俊文;張旨遙;劉永
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統，旨在解決現有光纖激光器難以同時輸出雙波段高能量激光脈沖的技術問題。所述系統包括第一光纖布拉格光柵、普通單模光纖、第一2×2耦合器、摻鐿光纖、第一波分復用器、泵浦保護器、第一泵浦源、第一相移器、第二波分復用器、第三波分復用器、第二光纖布拉格光柵、色散補償光纖、第二2×2耦合器、摻鉺光纖、第四波分復用器、第二泵浦源和第二相移器。所述激光系統可以同時輸出中心波長為1060nm和1550nm的雙波段高能量矩形脈沖，并通過改變泵浦功率實現矩形脈沖的脈寬可調諧。本發明結構簡單緊湊，穩定性好，可直接作為雙波段高能量皮秒以及納秒脈沖光源使用。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，具體涉及一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統的設計。

背景技術

鎖模光纖激光器因其輸出脈沖具有窄脈寬、高峰值功率和大能量等特點，在基礎科學研究、高速光通信、微機械加工、超快激光光譜和精密計量等領域具有廣泛應用。

近年來，由于科學研究和實際應用的需要，雙波段鎖模光纖激光器的研究越來越受到科研人員的重視。相比傳統的“雙波長”鎖模光纖激光器工作在兩個相鄰的中心波長，雙波段鎖模光纖激光器在兩個不同的光譜波段同時實現縱模間的相位鎖定，進而輸出兩個中心波長間隔較大(幾百納米)的超短光脈沖。這種激光器在多色泵浦探測，非線性頻率轉換，以及寬帶超連續譜的產生等應用中具有獨特的優勢。通常實現雙波段高能量脈沖的輸出依賴于電反饋系統的控制以及脈沖的多級放大，系統龐大且復雜。設計全光纖結構的雙波段鎖模光纖激光器將會大幅簡化激光系統的復雜度以及提升激光系統的穩定性。另外，大多數報道的雙波段鎖模激光器都工作在低脈沖能量條件下，發射的脈沖類型是傳統孤子、拉伸孤子或耗散孤子。這些類型的脈沖受到孤子面積理論的限制，泵浦能量過高時脈沖會分裂或轉換為諧波鎖模。解決此問題的方法是引入矩形無波分裂脈沖。近年來，時域剖面為矩形的脈沖引起了人們的廣泛關注，隨著泵浦功率的增加，矩形脈沖的脈寬線性增長而脈沖峰值振幅保持不變，其脈沖能量可以大幅超出常規脈沖的能量水平。

因此，我們提出了一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統，這將在寬帶超連續譜的產生等領域中具有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有被動鎖模光纖激光器中難以同時輸出雙波段高能量激光脈沖的技術問題，提出了一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統。

本發明的技術方案為：一種全光纖結構的雙波段高能量矩形激光脈沖產生系統，包括第一光纖布拉格光柵、普通單模光纖、第一2×2耦合器、摻鐿光纖、第一波分復用器、泵浦保護器、第一泵浦源、第一相移器、第二波分復用器、第三波分復用器、第二光纖布拉格光柵、色散補償光纖、第二2×2耦合器、摻鉺光纖、第四波分復用器、第二泵浦源、第二相移器、第一輸出端和第二輸出端；所述第一光纖布拉格光柵、普通單模光纖、第一2×2耦合器、摻鐿光纖、第一波分復用器、第一相移器、第二波分復用器、第三波分復用器依次連接，構成摻鐿鎖模光纖激光腔；所述第一泵浦源通過泵浦保護器與第一波分復用器的輸入端連接；所述第二光纖布拉格光柵、色散補償光纖、第二2×2耦合器、摻鉺光纖、第四波分復用器、第二相移器、第二波分復用器、第三波分復用器依次連接，構成摻鉺鎖模光纖激光腔；所述第二泵浦源與第四波分復用器的輸入端連接。

優選地，第一泵浦源和第二泵浦源均為半導體激光器，輸出泵浦光的中心波長λ₀為：980nm。

優選地，第一光纖布拉格光柵的反射中心波長為1060nm，反射帶寬為6nm，反射率為95％。

優選地，第二光纖布拉格光柵的反射中心波長為1550nm，反射帶寬為12nm，反射率為95％。

優選地，第一2×2耦合器和第二2×2耦合器的耦合比率均為80/20。

優選地，摻鐿光纖的長度為1m，在1060nm處具有正色散。