[发明专利]一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法

权利要求书

1.一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统，其特征在于，包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、第一光纤布拉格光栅(3)、第一色散补偿光纤(4)、掺铒增益光纤(5)、第二色散补偿光纤(6)、第二光纤布拉格光栅(7)；所述波分复用器(2)、第一光纤布拉格光栅(3)、掺铒增益光纤(5)、第二光纤布拉格光栅(7)依次通过色散补偿光纤连接，构成线形谐振腔；所述泵浦源(1)与波分复用器(2)的泵浦端连接，波分复用器(2)的输入端作为谐振腔的输出端；

所述的第一光纤布拉格光栅(3)和第二光纤布拉格光栅(7)的反射中心波长有一定的偏移量，所述偏移量可在2.6nm-4.0nm之间；

所述的第一光纤布拉格光栅(3)的反射中心波长为1551.6nm，带宽为1nm，反射率为97％；

所述的第二光纤布拉格光栅(7)的反射中心波长为1548.4nm，带宽为1nm，反射率为97％。

2.根据权利要求1所述的一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，其特征在于，所述泵浦源(1)为半导体激光器或者光纤激光器，输出泵浦光的中心波长λ为：980nm。

3.根据权利要求1所述的一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，其特征在于，所述波分复用器(2)的波分范围为980nm/1550nm。

4.根据权利要求1所述的一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，其特征在于，所述的掺铒增益光纤(5)的长度为1m，在1550nm附近具有正色散。

5.根据权利要求1所述的一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，其特征在于，所述的第一色散补偿光纤(4)长度为2m，在1550nm附近具有正色散。

6.根据权利要求1所述的一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，其特征在于，所述的第二色散补偿光纤(6)长度为2m，在1550nm附近具有正色散。

7.一种产生超短光脉冲的方法，具体包括以下步骤：

S1、由泵浦源发出的激光经波分复用器耦合进腔内，经过掺铒增益光纤后产生频率为ω₀的连续光信号；

S2、由于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的反射中心波长有一定的偏移量，将在腔内引入周期性的光谱损耗调制效应，使得在光谱中心频率ω₀两边产生频谱边带，设其频谱边带对应的频率与中心频率ω₀之差分别为±Ω，从而激发不稳定的振荡模式；

S3、当光信号经过中心频率为ω₀-Δω的第一光纤布拉格光栅时，频率为ω₀+Ω的光波分量受到损耗，此时，频率分别为ω₀-Ω和ω₀的光波分量发生四波混频过程，从而将能量耦合到频率为ω₀+Ω的光波分量上，其中，Δω是角频率偏移量；

S4、当光信号经过中心频率为ω₀+Δω的第二光纤布拉格光栅时，频率为ω₀-Ω的光波分量受到损耗，此时，频率分别为ω₀+Ω和ω₀的光波分量发生四波混频过程，从而将能量耦合到频率为ω₀-Ω的光波分量上；

S5、周期性的重复步骤S3-S4，最终使得频谱边带内的各振荡模式实现稳定的增长，在时域上表现为连续波转变为弱脉冲序列；

S6、当泵浦源的功率超过激光阈值后，线形谐振腔内的弱脉冲信号在腔内多次经过掺铒增益光纤后得到放大；

S7、脉冲在腔内演化，其光谱由于自相位调制等非线性效应而展宽；

S8、脉冲传播到中心频率为ω₀-Δω的光纤布拉格光栅后，光谱在光栅带宽σ之内部分被反射，其余部分被光栅滤除；

S9、被第一光纤布拉格光栅反射的光脉冲在腔内继续演化，重复步骤S7；

S10、脉冲传播到中心频率为ω₀+Δω的光纤布拉格光栅，光谱在光栅带宽σ之内部分被反射，其余部分被光栅滤除；

S11、重复步骤S7-S10，经过多次周期性的光谱损耗调制，直至在腔内形成自洽演化，最终实现稳定的脉冲输出，其重复频率f满足Ω＝2πf。