[发明专利]一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器，属于激光技术领域。

[背景技术]

光纤激光器具有体积小、重量轻、易于集成化的优点。将光纤激光器作为种子源进行放大能够获得高功率、性能稳定的激光脉冲。能够应用在工业切割、激光打标、激光武器、生物探测等领域。对于采用非线性偏振旋转效应实现锁模的光纤激光器，由于利用了光脉冲的偏振角度与光强度之间的非线性关系，所以需要较高的泵浦光功率才能够实现锁模，并且这种光纤激光器不能在较低的泵浦功率下实现自启动锁模，且不能保证每次启动锁模的状态都相同，稳定性不好，在工业应用中造成了极大的不便，限制了它的应用范围，还有非线性偏振旋转锁模的激光器需要人工手动调节偏振控制器来实现锁模，操作繁杂，这也造成了这种激光器在生产中的人工成本高昂，不利于推广应用。

对于现有的半导体可饱和吸收反射镜(简称：SESAM)锁模的光纤激光器，在激光器运转过程中，激光长期照射SESAM的一个区域，会降低SESAM的使用寿命。如果可以降低锁模的泵浦阈值，降低SESAM承受的光强，可以延长SESAM锁模激光器的寿命。而且单纯SESAM锁模的激光器难以得到低重复频率的锁模脉冲。而对于环形非线性反射镜(简称：Sagnac)，它能够通过利用光在环形镜中的非线性相移，不同强度的光产生不同的相移量，当光强使得相移为π时，可以有最大的透过率，其他强度的光的透过率较小，这相当于获得了可饱和吸收体的性质，而且可以具有较低的锁模阈值，脉冲的稳定性也很优越，但是由于单纯使用环形非线性反射镜的激光器，需要在腔内加入偏振控制器来完成锁模，所以它和非线性偏振旋转锁模一样使用起来不方便。

因此，有必要解决如上问题。

[发明内容]

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器，其通过在一个激光腔内结合半导体可饱和吸收反射镜与环形非线性反射镜两种窄化脉冲的方式，使得激光器兼具两者的优点，既能够实现自启动，又能够获得稳定的锁模脉冲，还有很低的泵浦阈值，能够延长半导体可饱和吸收反射镜的使用寿命。这种结构的激光器还具有脉冲宽度可调节、可实现低重复频率输出、可输出高斯型光谱等优点，而且通过将半导体可饱和吸收镜与光纤封装，可以实现全光纤的锁模激光器，输出脉冲进一步压缩后可以得到飞秒量级，能够作为性能优质的种子源进行放大，用于工业切割、军事武器、生物分子探测、光谱成像等领域。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器，包括有用于产生泵浦光的泵浦源1，用于产生激光增益所需的粒子数反转的增益光纤3，用于非线性吸收、诱导锁模自启动的半导体可饱和吸收反射镜4，以及用于非线性反射以钳制激光腔内锁模脉冲峰值功率的环形非线性反射镜6，所述环形非线性反射镜6入射端通过增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4连接形成激光谐振腔，在激光谐振腔上设有用于将泵浦源1的泵浦光注入激光谐振腔的波分复用器2和用于耦合输出锁模脉冲的光纤耦合器5，所述波分复用器2上设有一泵浦光输入端、一信号入射端和一复用端，所述波分复用器2的泵浦光输入端与泵浦源1输出端连接，波分复用器2的信号入射端、复用端分别连接在激光谐振腔内，所述光纤耦合器5上设有一输入端、一直通输出端和一耦合输出端，光纤耦合器5的输入端、直通输出端分别连接在激光谐振腔内，光纤耦合器5的耦合输出端作为锁模脉冲输出端。

作为优化实施方案，所述波分复用器2、光纤耦合器5都设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，光纤耦合器5输入端与环形非线性反射镜6入射端连接，光纤耦合器5直通输出端与波分复用器2的信号入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3连接。

作为优化实施方案，所述波分复用器2设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，所述光纤耦合器5设置在增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4之间，波分复用器2的信号入射端与环形非线性反射镜6入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3一端连接，增益光纤3另一端与光纤耦合器5的输入端连接，光纤耦合器5直通输出端与半导体可饱和吸收反射镜4连接。

作为优化实施方案，所述波分复用器2设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，所述光纤耦合器5设置在增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4之间，波分复用器2的信号入射端与环形非线性反射镜6入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3一端连接，增益光纤3另一端与光纤耦合器5的直通输出端连接，光纤耦合器5的输入端与半导体可饱和吸收反射镜4连接。