[发明专利]2μm纳秒类噪声锁模激光器及类噪声纳秒脉冲生成方法

说明书

本发明请求保护一种2μm纳秒类噪声锁模激光器及类噪声纳秒脉冲生成方法，属于激光以及非线性光学领域。其中包括：非线性放大环镜NALM和等效全反镜组成的“9”字型结构。本发明还提供一种类噪声纳秒脉冲生成方法，包括如下步骤：输入泵浦激光，激励增益光纤生成初始激光脉冲；将初始脉冲通过非线性放大环镜NALM和等效全反镜内振荡放大，生成高能量纳秒类噪声脉冲。据本发明实施例提供的脉冲激光器及方法能够输出高能量纳秒类噪声脉冲，具有泵浦功率低、输出能量高、结构简单、损伤阈值低等优点。可用于机械加工、光学相干断层扫描等领域，也可用作种子源产生超连续脉冲。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，特别是一种2μm高能量纳秒类噪声锁模激光器及类噪声纳秒脉冲生成方法。

背景技术

近年来，高能量纳秒类噪声脉冲激光广泛应用在机械加工、超连续谱、光学相干断层扫描等领域。然而随着能量的增加，脉冲会发生分裂，从而限制单脉冲能量的增加，因此，处于负色散区域的传统孤子锁模脉冲能量通常低于0.1nJ。为了提高输出单脉冲能量，我们一般需要提高激光器的泵浦功率，腔体结构的损伤阈值，同时增加腔长降低重复频率。

另一种实现高能量脉冲的方法是在激光腔内加入正色散光纤是腔内的色散为正值或趋于零，从而获得耗散孤子脉冲或者展宽脉冲，这种脉冲具有较高的能量，但使用的正色散光纤价格昂贵，制造工艺复杂，不适合大规模推广。

类噪声锁模脉冲可以通过半导体可饱和吸收镜、碳纳米管、石墨烯等真实可饱和吸收体实现，也可以通过人工可饱和吸收体获得，比如，非线性偏振旋转和非线性放大环镜。而真实可饱和吸收体往往存在损伤阈值低的缺点，不利于高能量脉冲的实现。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种泵浦功率低、输出能量高、结构简单、损伤阈值低的2μm纳秒类噪声锁模激光器及类噪声纳秒脉冲生成方法。本发明的技术方案如下：

一种2μm纳秒类噪声锁模激光器，其包括：激光泵浦源、输入耦合器、增益光纤、500m单模光纤、偏振控制器、四端口耦合器和三端口耦合器组成的“9”字形腔锁模装置，其中，激光泵浦源用于产生激光，输入耦合器用于将泵浦光耦合到环形腔中，增益光纤用于产生增益，500m单模光纤用于产生非线性相位差，偏振控制器用于调节偏振态和腔内损耗，三端口耦合器用于分路及合路，“9”字形腔锁模装置用于产生锁模脉冲，所述单模光纤长度使其能产生低的重复频率、高单脉冲能量的类噪声脉冲，所述三端口耦合器的尾端相连，其中，所述泵浦源的输出端连接输入耦合器的泵浦输入端a，输入耦合器的输出端c连接增益光纤的一端，增益光纤的另一端连接500m单模光纤的一端，单模光纤的另一端连接偏振控制器的一端，偏振控制器的另一端与四端口耦合器的输入端d相连，四端口耦合器的输出端有两路，一路作为类噪声锁模高能量纳秒脉冲光纤激光器的输出端f，另一路g与三端口耦合器的输入端h相连，三端口耦合器的输出端i和j相连，所有部件由单模光纤进行连接。

进一步的，所述“9”字形腔锁模装置包括四端口耦合器和三端口耦合器，所述四端口耦合器还通过和偏振控制器连接形成非线性放大环镜，所述三端口耦合器尾端相连构成等效全反镜。

全反镜是由两输出端相连的用于分路及合路的三端口耦合器组成，避免了普通非线性光学环镜的能量损耗。

一种基于所述锁模激光器的类噪声纳秒脉冲生成方法，其包括如下步骤：

激光泵浦源输入连续激光，激励增益光纤生成初始激光脉冲；将初始激光脉冲通过非线性放大环镜进行腔内脉冲整形，在所述非线性放大环境和等效全反镜组成的“9”字腔内循环振荡，生成类噪声纳秒脉冲。

进一步的，所述输出高能量纳秒类噪声脉冲能在0.45W-1.00W的泵浦功率范围内实现。

本发明的优点及有益效果如下：