[发明专利]一种被动锁模光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光领域，特别是涉及一种被动锁模光纤激光器。

背景技术

在激光领域，产生皮秒或飞秒脉冲的技术方案分为两大类：主动锁模和被动锁模。主动锁模光纤激光器能够产生几GHz甚至几十GHz的高重复频率的脉冲序列，但是主动锁模需要使用一个射频信号发生器和一个相位或强度调制器，这增加了系统的复杂度及成本，且主动锁模激光器输出脉冲宽度一般在皮秒量级。一般来说，被动锁模光纤激光器可以产生重复频率为几MHz或者几十MHz的皮秒或者飞秒脉冲序列，例如使用基于半导体可饱和吸收镜、碳纳米管锁模或者非线性偏振旋转锁模。

非线性偏振锁模成本低，一般运用两个偏振控制器和一个偏振片来实现被动锁模。若采用光纤型偏振控制器，腔长太长，受外界环境影响很大，得到的锁模脉冲幅度噪声大。若采用四分之一玻片和二分之一玻片进行偏振控制，可以较大范围的控制腔长，进而得到较大范围的重复频率。但是该部分各器件是分立的，需采用空间耦合，不适合作为产品商业化。

申请号为201410065316.9的专利“一种被动锁模光纤激光器”中，采用波分复用器、掺珥光纤、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分之一玻片实现非线性偏振旋转被动锁模。利用高掺杂光纤作为增益介质，减小激光腔长度，增加激光器重复频率；通过在激光腔中引入带通滤光片，滤除腔中杂散分量及噪声，降低量子噪声导致的时钟抖动；通过管理激光腔色散，既可以产生较窄的脉冲，又可以获得较宽的频谱，同时也降低了激光器的强度噪声。

但是对于1um波段的激光器，低的重复频率，可以提高脉冲能量，具有更广泛的工业应用。低的重复频率意味着长的激光腔长度，即调节偏振控制器或者玻片较难得到稳定锁模脉冲，且脉冲幅度噪声大，脉冲序列长期稳定性较差。另外，第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分之一玻片各器件是分立的，对准、调节较麻烦，只适合实验室，不适宜作为产品。常规光纤在1um波段处于正常色散范围，要想对该波段进行色散补偿，需要在腔内额外加入色散补偿器件比如棱镜对、光栅对等，使得系统结构更加复杂。如果能够将第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一四分之一玻片、第二四分之一玻片、光隔离器、带通滤光片、偏振分束器、二分之一玻片各器件进行集成，这样集成器件、合束器和增益光纤即可组成锁模种子源，将合束器、无源光纤和增益光纤进行密封并用TEC或水冷板对密封盒和偏振控制模块进行温度控制，保持它们的工作温度恒定，减少温度变化对密封盒和偏振控制模块的影响，同时对腔内器件进行优化，使得不同激光腔长度时调节波片均能得到稳定锁模脉冲，势必会大大改善偏振锁模方案的稳定性和实用性，进一步推动其商业化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种被动锁模光纤激光器，包括全光纤环形腔，所述全光纤环形腔由偏振控制模块、合束器、增益光纤依次连接构成；

所述偏振控制模块包括第一光纤准直器、非线性偏振旋转锁模器、偏振相关隔离器、双折射滤光片、第二光纤准直器，其中，所述第一光纤准直器、偏振相关隔离器、双折射滤光片和所述第二光纤准直器依次设置，所述非线性偏振旋转锁模器的前置光栅、后置光栅分别设置于所述第二光纤准直器与双折射滤光片、偏振相关隔离器和第一光纤准直器之间。

进一步地，所述偏振相关隔离器由第一偏振分束器、第一二分之一波片、法拉第旋转器和第二偏振分束器依次连接构成。

进一步地，所述偏振控制模块中，第二偏振分束器作为检偏器。

进一步地，所述双折射滤光片由石英波片和石英波片补偿片构成。

进一步地，所述石英波片补偿片和石英波片放置的相对角度相反；所述石英波片补偿片和石英波片的材料均为石英晶体。

进一步地，所述非线性偏振旋转锁模器的前置光栅由第三偏振分束器、第二二分之一玻片、和第二四分之一玻片依次连接构成；所述非线性偏振旋转锁模器的后置光栅具体为第一四分之一玻片。

进一步地，所述偏振控制模块中，第三偏振分束器作为起偏器。

进一步地，还包括带通滤波片，所述带通滤波片设置于光纤环形腔内。

进一步地，还包括密封盒，所述密封盒将合束器和增益光纤密封在密封盒内。

进一步地，还包括温度控制系统，所述温度控制系统设有TEC或水冷板对所述密封盒和偏振控制模块进行恒温控制。