[发明专利]一种具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器

权利要求书

1.一种具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，包括基于混合锁模机制的重复频率可调掺饵光纤激光器、重复频率锁定系统以及计算机控制系统，其中：

所述基于混合锁模机制的重复频率可调掺饵光纤激光器包括依次设置在泵浦源(1)出射光路上的通过单模光纤(210)连接起来组成环形激光腔的波分复用器(200)、粘有压电陶瓷(202)的掺饵光纤(201)、光隔离器(203)、半导体可饱和吸收体(204)、光学延迟线(205)以及设置在光学延迟线(205)的左右准直透镜之间的非线性偏振旋转器件，通过非线性偏振旋转器件寻找最优的偏振状态从而实现锁模，锁模激光以空间光输出；

所述重复频率锁定系统包括接所述空间光将其分为两束的耦合器(300)，以及依次设置于其中一束光路上的光电探测器(301)、1:2的分光器(302)、滤波器(303)、放大器(304)、相位探测器(305)、比例积分器(306)和高压放大器(307)；所述相位探测器(305)由一个混频器和一个低通滤波器组成，该混频器连接锁定在铷钟(308)上的本地振荡器(309)输出的本地振荡信号，放大器(304)输出的电信号与该本地振荡信号进行混频再由低通滤波器取出差频信号，该差频信号即误差信号，误差信号再通过比例积分器(306)变为电压信号，最终通过高压放大器(307)得到高压信号，该高压信号用于控制压电陶瓷(202)改变所述掺饵光纤激光器的腔长，从而抑制重复频率的短期波动，使输出激光的重复频率稳定；

所述计算机控制系统包括计算机(400)和频率计(401)，频率计(401)接1:2的分光器(302)输出信号的一路以及铷钟(308)将其频率输入至计算机(400)，计算机(400)还通过数据采集卡(402)接收比例积分器(306)的输出，计算机(400)通过判断比例积分器(306)的的输出来对光学延迟线(205)进行控制，实现所述掺饵光纤激光器腔长的增大或减小，补偿输出激光重复频率的长期大范围波动。

2.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述波分复用器(200)将泵浦源(1)发出的激光耦合到环形激光腔中，掺饵光纤(201)和光隔离器(203)保证光线沿单一方向运动，半导体可饱和吸收体(204)利用对光强的非线性滤波效应实现自启动。

3.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述非线性偏振旋转器件由依次设置在光路上的1/4波片(206)、第一1/2波片(207)、偏振分光棱镜(208)和第二1/2波片(209)，通过旋转波片寻找最优的偏振状态从而实现锁模，锁模激光通过偏振分光棱镜(208)以空间光输出。

4.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述掺饵光纤(201)缠绕成环。

5.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述频率计(401)接1:2的分光器(302)输出信号的一路进行重复频率锁定，1:2的分光器(302)输出信号的另一路连接至带通滤波器(303)，带通滤波器(303)将待锁定重复频率之外的频率信号滤掉，减少噪声和干扰。

6.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述本地振荡器(309)的频率设定和铷钟(308)的频率设定均与待锁定重复频率一致。

7.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，所述高压信号作为反馈信号控制压电陶瓷(202)改变掺饵光纤激光器的腔长，直到输出的误差信号为0。

8.根据权利要求1所述具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器，其特征在于，当重复频率改变超过了变化范围，数据采集卡(402)持续采集误差信号送给计算机，计算机(400)通过误差信号判断重复频率改变是否超过控制范围，若超过，则控制光学延迟线(205)，使其逐步移动，每移动一步后对误差信号进行判断，直到误差信号为0，使光学延迟线(205)停止运动，即达到对重复频率长期大范围波动的抑制。