[發(fā)明專利]一種全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112993728A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭凱文;李和平;王壯;張旨遙;劉永
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/11;H01S3/067;H01S3/042
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本發(fā)明公開了一種全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有光纖激光器難以同時(shí)輸出C和L波段矩形激光脈沖的技術(shù)問題。所述系統(tǒng)包括泵浦源(1)、波分復(fù)用器(2)、摻鉺增益光纖(3)、2×2耦合器(4)、第一色散補(bǔ)償光纖(5)、相移器(6)、第二色散補(bǔ)償光纖(7)、第一光纖布拉格光柵(8)、光開關(guān)(9)、第二光纖布拉格光柵(10)、1×2耦合器(11)、第一光纖濾波器(12)、第二光纖濾波器(13)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了C波段和L波段矩形脈沖的同時(shí)輸出，具有結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)成本低，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用上可直接作為C+L波段的皮秒及納秒脈沖光源使用，也可以作為高能量脈沖放大器的種子源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

鎖模光纖激光器作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的激光光源，具有光束質(zhì)量好、峰值功率高、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科學(xué)研究、高速光通信、微機(jī)械加工、超快激光光譜和精密計(jì)量等領(lǐng)域。

作為鎖模光纖激光器家族中重要的一員，雙波段鎖模光纖激光器在環(huán)境監(jiān)測、激光遙感、多色泵浦探測等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。與“雙波長鎖模光纖激光器”產(chǎn)生兩個(gè)中心波長相近(10nm左右)的鎖模脈沖不同，C+L波段的鎖模光纖激光器能夠在兩個(gè)波段同時(shí)實(shí)現(xiàn)鎖模，進(jìn)而輸出兩個(gè)分別在C波段(1530～1565nm)和L波段(1565～1625nm)的鎖模脈沖。現(xiàn)有技術(shù)往往采用多個(gè)激光二極管(Laser Diode)泵浦源對不同摻雜濃度的摻鉺光纖進(jìn)行泵浦來實(shí)現(xiàn)C+L波段的脈沖輸出。對于采用復(fù)合腔結(jié)構(gòu)的C+L波段鎖模激光器，系統(tǒng)中往往還需要加入一個(gè)或多個(gè)隔離器及環(huán)形鏡等光學(xué)器件，這造成雙波段激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格較貴。設(shè)計(jì)全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段鎖模激光器將會大幅簡化激光系統(tǒng)的復(fù)雜度以及提升激光系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

另外，大多數(shù)報(bào)道的雙波段鎖模光纖激光器都工作在低脈沖能量條件下，發(fā)射的脈沖類型是傳統(tǒng)孤子、色散管理孤子或耗散孤子。這些類型的脈沖都受到孤子面積理論的限制，泵浦能量過高時(shí)脈沖會分裂或轉(zhuǎn)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，矩形的無波分裂脈沖引起了人們的廣泛關(guān)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(guī)脈沖的能量水平。

因此，設(shè)計(jì)一種全光纖結(jié)構(gòu)，具有較低成本的激光脈沖系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)C+L波段的高能量矩形脈沖輸出，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鎖模光纖激光器難以同時(shí)輸出C+L波段矩形激光脈沖的技術(shù)問題，提出了一種全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種全光纖結(jié)構(gòu)的C+L波段矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，包括泵浦源、波分復(fù)用器、摻鉺增益光纖、2×2耦合器、第一色散補(bǔ)償光纖、相移器、第二色散補(bǔ)償光纖、第一光纖布拉格光柵、光開關(guān)、第二光纖布拉格光柵、1×2耦合器、第一光纖濾波器、第二光纖濾波器；所述2×2耦合器的a端口、摻鉺增益光纖、波分復(fù)用器、相移器、第一色散補(bǔ)償光纖、2×2耦合器的b端口依次連接構(gòu)成閉環(huán)；所述第二光纖布拉格光柵、光開關(guān)、第一光纖布拉格光柵、第二色散補(bǔ)償光纖和2×2耦合器的c端口依次連接；所述泵浦源與波分復(fù)用器連接；所述1×2耦合器的e端口與2×2耦合器的d端口連接；所述1×2耦合器的f和g端口分別與第一光纖濾波器和第二光纖濾波器連接。

優(yōu)選地，泵浦源為半導(dǎo)體激光器或者光纖激光器，輸出泵浦光的中心波長λ為：980nm。

優(yōu)選地，波分復(fù)用器的工作波長為980nm/1550nm。

優(yōu)選地，摻鉺增益光纖在1550nm處具有正色散。

優(yōu)選地，2×2耦合器的工作波長為1550nm。

優(yōu)選地，第一色散補(bǔ)償光纖和第二色散補(bǔ)償光纖的工作波長均為1550nm，且在1550nm處具有正色散。