[发明专利]基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源以及由波分复用器、掺镱单模增益光纤、两个光纤耦合器、三个光纤准直器、四个高反镜、四个透射光栅、偏振无关光隔离器、偏振控制器、可饱和吸收装置、单模光纤和空间光路构成激光环形腔，整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分。本发明在单模掺镱增益光纤上实现了锁模激光输出，直接输出450fs，腔外压缩输出198fs的锁模飞秒脉冲激光，为基于新型材料可饱和吸收体窄脉宽激光的获得提供了可行性的方案。其结构简单小巧、成本较低，具有高重复频率、直接飞秒量级的脉冲输出，可广泛应用于科研、工业等领域，具有较好的应用前景和商业价值。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，涉及光纤激光器，特别涉及一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器。

背景技术

自从1960年世界上第一台红宝石激光器诞生开始，激光器的发展一直推动着科学、社会各个方面的不断发展。特别是近年来，随着具有结构紧密，稳定性优异，成本低，散热效果优异，光电转换效率高特点的光纤激光器的出现，光纤激光器领域引起了研究者们的极大关注和兴趣。其中，利用半导体激光器为泵浦源的掺镱光纤激光器以吸收增益谱宽，高的转换效率，容易实现锁模和输出光处于通讯波段等优点备受瞩目。

超短脉冲光纤激光器是激光器研究领域的一个重要组成部分，由于其具有极高的峰值功率、超短的持续时间、极宽的光谱等优异的光学特性，在生物光学，生物医学技术，光学测量，光学微加工，光通讯，国防军事安全等领域都有重要的应用。

单壁碳纳米管是一种具有特殊的空间结构，独特的光学和电学性能的材料，在新型超级电容器、光学传感器、纳米光学器件等方面有了广泛的研究。单壁碳纳米管还拥有优秀的可饱和吸收特性，另外它的恢复时间极短，这就支撑它可以产生飞秒级的脉冲、饱和光强低，是作为被动锁模可饱和吸收装置的优秀锁模材料。但是，目前的研究中，在基于新型材料饱和吸收体锁模光纤激光器领域中只涉及了在1微米波段全正色散耗散孤子的激光器的搭建和研究，这一方面极大的限制了更窄脉宽脉冲激光的获得，另一方面，单一的孤子类型也极大地限制了基于新型可饱和吸收体的锁模光纤激光在其他领域对于多种孤子类型单壁碳纳米管掺镱激光器的需求，所以对色散进行管理从而得到窄脉宽超短脉冲激光器变得迫在眉睫。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明旨在得到一种结构简单、紧凑，成本低廉，可以实现自启动锁模的利用单壁碳纳米管作为可饱和吸收体的飞秒脉冲锁模光纤激光器，从而产生百飞秒锁模脉冲激光输出，为利用单壁碳纳米管在1微米波段百飞秒锁模脉冲激光器提供一种可行方案。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源，其特征在于，还包括由波分复用器、掺镱单模增益光纤、两个光纤耦合器、三个光纤准直器、四个高反镜、四个透射光栅、偏振无关光隔离器、偏振控制器、可饱和吸收装置、单模光纤和空间光路构成的激光环形腔；

整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分，其中：

所述激光谐振腔的构成：泵浦源与波分复用器连接，然后依次经过掺镱单模增益光纤、第一光纤耦合器、第一光纤准直器、第一透射光栅、第二透射光栅、第一高反镜、第二高反镜、偏振无关隔离器、第二光纤准直器、第二光纤耦合器、偏振控制器和可饱和吸收装，置然后重新进入波分复用器；

所述腔外压缩装置的构成：第一光纤耦合器输入信号，然后依次经过第三光纤准直器、第三透射光栅、第四透射光栅、第三高反镜和第四高反镜后输出。

根据本发明，所述的泵浦源为单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于975nm附近，其泵浦源采用波长锁定装置。

所述的波分复用器的工作波长是980nm/1030nm，波分复用器的尾纤类型为HI1060的普通单模光纤。