[实用新型]集成化反射式相位偏置器及光纤激光器和光波-微波鉴相器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤激光技术，尤其涉及一种集成化反射式相位偏置器及其光纤激光器和光波-微波鉴相器。

背景技术

锁模光纤激光器脉冲超短，重复频率确定、峰值功率高，在科学研究和工业加工中有不可替代的应用价值。但是对比普通的激光器，锁模激光器难于自启动、易受外界干扰，价格高，妨碍了其应用。

光纤激光器中锁模方案主要有三种：非线性环路反射镜、可饱和吸收体、非线性偏振旋转。非线性环路反射镜构成的8字型锁模光纤激光器锁模启动困难，常需要外部推动，而非保偏光纤；可饱和吸收体中半导体可饱和吸收体有寿命，容易损坏；其他碳基可饱和吸收体，例如碳纳米管、石墨烯等，在自然环境下很容易劣化、失去锁模启动功能。非线性偏振旋转可以提供稳定可靠的锁模启动机制，提供非常高的平均功率，而且可利用几乎所有的脉冲形成机制，获得高重复频率或低重复频率、皮秒或飞秒脉冲列。但是其利用非线性偏振旋转的本质，决定了其必须用非保偏光纤，而非保偏光纤决定了这种激光器必然对环境敏感。

非线性环路反射镜曾经是最早的锁模器件，用其制成的双环路光纤激光器(8字型光纤激光器)可以提供锁模脉冲。但是其基本上不是自启动的。原因在于其环路是零偏置。而在零偏置情况下，环路反射镜对非线性相移的敏感度很小。因此需要一个相位偏置。所谓相位偏置，是指同一光路中相对传播的光经历不同的相移。

JungwonKim(金正元)等人在OpticsLetters上发表的论文《Subfemtosecondsynchronizationofmicrowaveoscillatorswithmode-lockedEr-fiberlasers》中的光波-微波鉴相器，利用了非对称相移器，并用其作为光纤环中的相位偏置器，但是由分立的空间元件构成，而且是透过式，不是反射式，需要两个法拉第旋转器，相移器中没有偏振棱镜。

MenloSystems公司的专利申请《Laserwithnon-linearopticalloopmirror》。(US201500711322)利用了JungwonKim等的相移器和相位偏置法，构成了一种锁模激光器。其中相位偏置器也是透过式，需要两个法拉第旋转器，相移器中也没有偏振棱镜

Honzatko等人于2013年在OpticsLetters上发表的《Amode-lockedthulium-dopedfiberlaserbasedonanonlinearloopmirror》论文，以及Huang等人于2015年在OpticsLetters上发表的《Directgenerationof2Waverage-powerand232nJpicosecondpulsesfromanultra-simpleYb-dopeddouble-cladfiberlaser》论文，均无相位偏置器，因此需要非常高的脉冲功率才能达到锁模阈值，脉冲非常宽(几百皮秒至几纳秒)。

实用新型内容

为了获得光纤激光器中自启动和长期稳定的锁模，克服由于温度、振动等环境参数的变化造成的锁模劣化，本实用新型提出了一种集成化反射式相位偏置器及其应用。

本实用新型的目的在于提供一种集成化反射式相位偏置器。

本实用新型的集成化反射式相位偏置器包括：光纤夹持器、准直透镜、偏振棱镜、法拉第旋转器、双折射晶体和反射镜；其中，光纤夹持器固定第一和第二保偏光纤，这两根保偏光纤的快轴互相垂直，以及慢轴互相垂直，并且互为输入输出；经过第一保偏光纤入射的光，偏振方向沿着第一保偏光纤的一个轴，经准直透镜以一个角度进入偏振棱镜，依次经过法拉第旋转器和双折射晶体，垂直入射至反射镜返回，再经过双折射晶体和法拉第旋转器，相移为φ₁，偏振方向旋转90度，以另一个角度从偏振棱镜出射后经准直透镜进入到第二保偏光纤中，并且光的偏振方向任然沿着第二保偏光纤的同一个轴，从第二保偏光纤出射；同样，从第二保偏光纤入射的光，沿着相反的路径往返一圈后，相移为φ₂，偏振方向旋转90度，从第一保偏光纤出射，其中，φ₁≠φ₂。