低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器，光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵沿光傳輸方向依次連接，泵浦光傳輸光纖和保偏光纖波分復用器的輸入端連接，其中，輸入端位于保偏摻鐿增益光纖一側。本發明基于半導體可飽和吸收鏡的低重復頻率鎖模光纖激光器，利用光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構，實現穩定的鎖模自啟動，不會因為外界的輕微振動而導致鎖模不穩定；實現全光纖結構，易于集成化，激光器的全部光纖器件采用了保偏光纖熔接，保證了激光器可以輸出線性偏振光；結構簡單緊湊、鎖模穩定性好。
【專利說明】低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖鎖模激光器制備技術，具體涉及一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器。
【背景技術】
[0002]全光纖鎖模激光器在超快光學、非線性光學、激光測距和激光冷加工等領域有著非常廣泛的應用，近年來得到國內外科研工作者的廣泛關注，在高功率激光裝置中，良好穩定的超短脈沖種子源，有非常重要的意義。
[0003]為獲得高脈沖能量，通常會采用低重復頻率調Q激光器或者高重復頻率(10?100MHz)低脈沖能量的鎖模激光器，后者需要額外的功率放大提高脈沖能量，調Q與鎖模共存的方式也同樣產生過高的脈沖能量；另一種增加脈沖能量的方式為腔倒空技術，腔倒空技術是由反射腔以及腔倒空裝置組成的，前者是為了增加腔的脈沖能量，后者是選擇特定頻率的高能量的脈沖從腔輸出。
[0004]目前，針對被動鎖模光纖激光器常用的鎖模方式分為兩種:一種是基于環形腔結構利用非線性偏振旋轉(NPR)實現激光器內模式的鎖定，另一種方式是基于線性腔結構利用可飽和吸收體實現模式的鎖定。NPR方式可以實現較高功率的鎖模脈沖，但其缺點是不易實現鎖模的自啟動，并且鎖模的穩定性不如后者，因此在更注重鎖模激光器穩定性的工業加工中趨向于線性腔結構的鎖模光纖激光器。
[0005]在鎖模激光器中可以通過增加腔長的方式來得到更高的脈沖能量，鎖模脈沖的重復頻率與諧振腔長成反比，文獻[參見Kobtsev, et al., Ultra-low repetition ratemode-locked fiber laser with high-energy pulses.0PTICSEXPRESS, 2008.16 (26)]利用非線性偏振旋轉獲得了低重復頻率的鎖模脈沖，但其沒有保證光纖激光器的全光纖結構，而是利用波片組合的方式來實現可飽和吸收的作用，這樣大大的降低了激光器鎖模的穩定性，并且其得到的脈沖較寬為納秒量級。
[0006]文獻[參見 Lian, et al., Low repetition-rate All-normal-Dispersion modelocking Laser Based on SESAM.1CE0E2011.C0706]采用線性腔全光纖結構利用 SESAM 實現了激光器的模式鎖定，但由于米用的光纖式SESAM上光斑模場面積小,表面能量密度過高導致了激光器的鎖模不穩定，出現了鎖模多脈沖的情況。
[0007]為解決上述問題可以將SESAM與纖芯直徑大于6微米的光纖I禹合(如纖芯直徑為10微米的光纖)，這樣可以降低SESAM表面的能量密度,但由于目前光纖器件市場單模保偏光纖器件都采用纖芯直徑為6微米光纖制作，因此SESAM如果耦合的光纖纖芯直徑大于6微米便會使得鎖模脈沖在由粗光纖向細光纖傳播的過程中損失掉大部分的能量，在激光器系統內產生非常高的能量損耗，影響激光器穩定的鎖模啟動，此時需要將不同纖芯直徑的光纖進行模場面積的匹配，但目前國內市場并沒有利用保偏光纖制作的模場適配器產品。

【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題在于克服現有技術匹配繁瑣，實現模場適配功能。
[0009]本發明的技術方案包括一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器，包括光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、泵浦光傳輸光纖、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵；所述光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵沿光傳輸方向依次連接，所述泵浦光傳輸光纖和所述保偏光纖波分復用器的輸入端連接，其中，所述輸入端位于所述保偏摻鐿增益光纖一側，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構。
[0010]優選地，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成所述鎖模激光器的兩個端鏡；其中，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡為全反射鏡，所述保偏光纖光柵為激光器的耦合輸出裝置。
[0011]優選地，所述保偏光纖模場適配器包括大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖，所述大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖熔接。
[0012]優選地，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡與所述大尺寸保偏光纖耦合。
[0013]優選地，所述經熱擴芯的小尺寸保偏光纖為利用光纖熔接機的掃描放電，對所述小尺寸保偏光纖的纖芯持續放電，所述纖芯會沿所述光纖熔接機電極的垂直方向往復運動，所述纖芯內的摻雜粒子擴散。
[0014]優選地，所述保偏摻鐿增益光纖為激光器的增益介質；所述泵浦光傳輸光纖激勵實現摻雜粒子的反轉。
[0015]本發明的有益效果包括:基于半導體可飽和吸收鏡的低重復頻率鎖模光纖激光器，利用光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構，實現穩定的鎖模自啟動，與傳統的非線性偏振旋轉鎖模方式相比，不因外界的輕微振動而導致鎖模不穩定；實現全光纖結構，易于集成化，激光器的全部光纖器件采用了保偏光纖熔接，保證了激光器可以輸出線性偏振光，可以直接應用與后期的固體再生放大器進行功率的放大；利用具有模場適配功能的光纖式SESAM產生超短脈沖，降低SESAM表面的能量密度同時滿足激光在不同尺寸光纖內耦合時低損耗的傳輸，結構簡單緊湊、鎖模穩定性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明一實施例的鎖模激光器的結構圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0018]一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器，具有低重復頻率、鎖模自啟動、保持全保偏光纖結構和產生超短脈沖輸出等特定。
[0019]全光纖鎖模激光器包括光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、泵浦光傳輸光纖、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵。
[0020]光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵沿光傳輸方向依次連接，泵浦光傳輸光纖和保偏光纖波分復用器的輸入端連接，其中，輸入端位于保偏摻鐿增益光纖一側，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構。
[0021]本發明基于半導體可飽和吸收鏡的低重復頻率鎖模光纖激光器，利用光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構，實現穩定的鎖模自啟動，與傳統的非線性偏振旋轉鎖模方式相比，不會因為外界的輕微振動而導致鎖模不穩定；實現全光纖結構，易于集成化，激光器的全部光纖器件采用了保偏光纖熔接，保證了激光器可以輸出線性偏振光，可以直接應用與后期的固體再生放大器進行功率的放大；利用具有模場適配功能的光纖式SESAM產生超短脈沖，降低了 SESAM表面的能量密度同時滿足激光在不同尺寸光纖內耦合時低損耗的傳輸，結構簡單緊湊、鎖模穩定性好。
[0022]如圖1所示，本發明一實施例提供一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器，包括光纖式半導體可飽和吸收鏡1、保偏光纖模場適配器2、保偏單模光纖3、保偏光纖波分復用器4、泵浦光傳輸光纖5、保偏摻鐿增益光纖6和保偏光纖光柵7。
[0023]沿光傳輸方向依次設置光纖式半導體可飽和吸收鏡1、保偏光纖模場適配器2、保偏單模光纖3、保偏光纖波分復用器4、保偏摻鐿增益光纖6和保偏光纖光柵7。
[0024]保偏光纖波分復用器4位于保偏摻鐿增益光纖6 —側的輸入端連接泵浦光傳輸光纖5。
[0025]光纖式半導體可飽和吸收鏡I和保偏光纖光柵7構成鎖模激光器的兩個端鏡；其中，光纖式半導體可飽和吸收鏡I作為全反射鏡，還起到飽和吸收的作用，保偏光纖光柵7為激光器的耦合輸出裝置，將產生的鎖模脈沖從激光器輸出。
[0026]保偏光纖模場適配器2包括大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖，大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖熔接，實現了不同芯徑光纖間激光傳輸的低損耗。
[0027]光纖式半導體可飽和吸收鏡I直接與大尺寸保偏光纖耦合，保證了激光器的全光纖環境，也降低了 SESAM表面的能量密度。
[0028]經熱擴芯的小尺寸保偏光纖為利用光纖熔接機的掃描放電，對小尺寸保偏光纖的纖芯持續放電，纖芯會沿光纖熔接機電極的垂直方向往復運動，纖芯內的摻雜粒子擴散。
[0029]保偏摻鐿增益光纖6為激光器的增益介質；在泵浦光傳輸光纖5激勵下實現摻雜粒子的反轉。
[0030]實驗表明，本發明實施例不需要外界附加的調制便可產生穩定低重復頻率的皮秒量級脈沖，并且激光器采用全保偏光纖設計，其輸出的激光為線性偏振光，可以直接作為固體再生放大器的種子源進行功率的放大，有非常廣泛的應用前景。
[0031]以上所述本發明的【具體實施方式】，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何根據本發明的技術構思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器，其特征在于，包括光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、泵浦光傳輸光纖、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵； 所述光纖式半導體可飽和吸收鏡、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、保偏摻鐿增益光纖和保偏光纖光柵沿光傳輸方向依次連接，所述泵浦光傳輸光纖和所述保偏光纖波分復用器的輸入端連接，其中，所述輸入端位于所述保偏摻鐿增益光纖一側，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成線性腔結構。
2.根據權利要求1所述的鎖模激光器，其特征在于，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡和保偏光纖光柵構成所述鎖模激光器的兩個端鏡；其中，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡為全反射鏡，所述保偏光纖光柵為激光器的稱合輸出裝置。
3.根據權利要求1所述的鎖模激光器，其特征在于，所述保偏光纖模場適配器包括大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖，所述大尺寸保偏光纖、經熱擴芯的小尺寸保偏光纖熔接。
4.根據權利要求3所述的鎖模激光器，其特征在于，所述光纖式半導體可飽和吸收鏡與所述大尺寸保偏光纖耦合。
5.根據權利要求3所述的鎖模激光器，其特征在于，所述經熱擴芯的小尺寸保偏光纖為利用光纖熔接機的掃描放電，對所述小尺寸保偏光纖的纖芯持續放電，所述纖芯會沿所述光纖熔接機電極的垂直方向往復運動，所述纖芯內的摻雜粒子擴散。
6.根據權利要求1所述的鎖模激光器，其特征在于，所述保偏摻鐿增益光纖為激光器的增益介質；所述泵浦光傳輸光纖激勵實現摻雜粒子的反轉。
【文檔編號】H01S3/098GK103715590SQ201310743241
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】樊仲維, 連富強, 白振岙, 張曉雷, 林蔚然, 張晶 申請人:北京國科世紀激光技術有限公司, 中國科學院光電研究院