[发明专利]一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法

说明书

本发明公开了一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统及方法，本发明的系统具体包括泵浦源、波分复用器、第一光纤布拉格光栅、第一色散补偿光纤、掺铒增益光纤、第二色散补偿光纤、第二光纤布拉格光栅。所述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。本发明的系统及方法不需要在腔内引入可饱和吸收体，而是基于中心波长存在一定偏移量的两个光纤布拉格光栅提供的周期性光谱损耗调制，并在腔内增益、损耗、色散及非线性效应等共同作用下实现超短脉冲的产生。本发明所搭建的产生超短光脉冲的全光纤激光系统具有结构简单、价格低廉、稳定性好等特点，在应用上可作为超短脉冲光源使用。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种超短脉冲光纤激光器。

背景技术

超短脉冲光纤激光器是世界范围内的热门研究课题之一。超短脉冲光纤激光器具有光束质量好、效率高、结构紧凑、散热性好等优点，可实现窄脉宽、高峰值功率的超短脉冲输出，广泛应用于基础科学研究、高速光通信、光信号处理、微机械加工、超快激光光谱、量子相干控制、医疗和精密计量等领域。

目前为止，一般采用锁模技术实现超短脉冲的产生，锁模技术主要可以分为主动锁模和被动锁模两种方式。其中，主动锁模光纤激光器结构复杂，价格昂贵，且腔长较长，难以实现超短脉冲输出。而被动锁模光纤激光器结构简单，成本低廉，易于实现全光纤化。

被动锁模是光纤激光器获得超短脉冲的一种常用方法。它是利用可饱和吸收体的非线性损耗特性实现激光器内各模式间的相位锁定，从而产生稳定的超短光脉冲。可饱和吸收体大致分为真实可饱和吸收体和等效可饱和吸收体两类，后者是利用腔内非线性效应产生类似于真实可饱和吸收体的强度相关损耗特性，从而实现锁模。迄今为止，有多种锁模技术，如非线性偏振旋转(NPR)、半导体可饱和吸收体镜(SESAM)、单壁碳纳米管等，但这些技术都存在一些不足。非线性偏振旋转技术对偏振态十分敏感，稳定性较差，可重复性较低；半导体可饱和吸收体镜制作工艺复杂，生产成本较高；单壁碳纳米管可饱和吸收体制作时由于直径不可控，使得对特定激光波长具有较大的插入损耗，从而损伤阈值较低，难以实现大能量脉冲输出。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统。

本发明的技术方案为：一种产生超短光脉冲的全光纤激光系统，包括泵浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅以及色散补偿光纤；波分复用器、掺铒增益光纤、第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅依次通过色散补偿光纤连接，构成线形谐振腔；泵浦源与波分复用器的泵浦端连接，波分复用器的输入端作为脉冲输出端。

优选地，泵浦源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。

优选地，波分复用器的波分范围为980nm/1550nm。

优选地，掺铒增益光纤的长度为1m，在1550nm附近具有正色散。

优选地，第一色散补偿光纤长度为2m，在1550nm附近具有正色散。

优选地，第二色散补偿光纤长度为2m，在1550nm附近具有正色散。

优选地，第一光纤布拉格光栅的反射中心波长为1551.6nm，带宽为1nm，反射率为97％。

优选地，第二光纤布拉格光栅的反射中心波长为1548.4nm，带宽为1nm，反射率为97％。

基于上述系统，本发明还提出了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；