[实用新型]一种低重频的1064nm自锁模保偏掺镱光纤激光器

说明书

本实用新型公开了一种低重频的1064nm自锁模保偏掺镱光纤激光器，包括一个NALM锁模、一个全保偏激光器振荡腔以及一个脉冲测试装置，采用“8字型”结构，全保偏激光器振荡腔的一端与NALM锁模连接，全保偏激光器振荡腔的另一端与脉冲测试装置连接。本实用新型采用全保偏结构的NALM锁模技术和百米以上的长振荡腔，可在较高脉冲能量情况下直接实现较低重复频率的脉冲输出，无需采用AOM降低脉冲重复频率，加强了激光器结构的紧凑性和稳定性。同时，在振荡环路中使用了掺Yb离子的1064nm有源增益光纤，与目前主流的掺镱光纤放大器兼容，保证了激光器良好的脉冲质量输出，最终1064nm的飞秒激光输出。

技术领域

本实用新型涉及超快激光技术领域，具体涉及一种低重频的1064nm自锁模保偏掺镱光纤激光器。

背景技术

近年来，光纤激光器凭借其光束质量好、能量转化效率高、结构紧凑、成本低廉的特点在激光微纳加工领域备受青睐。利用掺杂稀土元素的光纤作为增益介质的超快光纤激光器具有结构更紧凑、稳定性好、量子转换效率高等优点，飞秒量级的光纤激光器已经逐渐得到认可，高精度微加工中的应用需求也越来越广泛。相对于传统高功率高重复频率的光纤激光器可广泛应用于工业加工领域，低重复频率超短脉冲激光器则在激光雷达、生物医学探测、相干断层扫描、微纳结构激光加工等领域有着越来越广泛的应用。

相比于传统的固体锁模激光器，光纤激光器因其本身的非线性特性，如色散、偏振态等，在锁模脉冲激光器领域具有独特的优势。基于非线性放大环路反射镜(NonlinearAmplifying Loop Mirror(NALM))锁模技术的光纤激光器具有结构简单，稳定性好的特点。NALM是一种全光纤的锁模结构，一般构成“8”字形锁模光纤激光器，它的锁模特性可以等效为饱和吸收体，这种激光器最早在1991年由Richardson等人提出，如而后，为了保证系统输出的稳定性，开始在振荡器中采用全保偏光纤，全保偏光纤结构的系统鲁棒性高，受外界环境影响极小，有利于振荡器外的功率放大。2015年，JAN SZCZEPANEK等基于非线性放大环路反射镜锁模，采用全保偏光纤获得了重复频率15MHz，单脉冲能量3.46nJ，脉宽220fs的激光输出。由于NALM锁模技术要实现自启动锁模比较困难，目前在实际应用中常在环路中与偏振控制器件相结合,通过偏振器件调节环路中光的偏振态，能够容易实现稳定锁模。但环路中引入的偏振控制器件需要手控调节偏振控制器才可实现锁模，这不仅增大了激光器的锁模复杂性，还会降低整个激光器的稳定性，当外部环境剧烈变化或者发生震荡时，激光器将很容易丢失锁模。因此，如在NALM锁模技术中实现一个全光纤的保偏结构且能够达到自锁模的效果，则可以大大提高光纤激光器的稳定性。

另一方面，作为被动锁模技术的光纤激光器实现锁模的一个重要因素就是增益光纤。在NALM锁模技术振荡腔的增益光纤使用上，目前市面上大多数商业化激光器振荡腔的增益介质为1030nm中心波长的有源掺铒光纤，该中心波长的环形振荡腔易于实现种子源的锁模，但种子源锁模产生的激光在后续的放大系统中，与市场上常用的在1060-1100nm增益窗口的双包层大模场掺镱光纤放大器兼容性较差，因此，激光振荡腔如使用在1064nm波长有更好增益吸收的有源掺镱光纤。相比目前同样使用较为广泛的稀土元素铒、钕离子，镱离子能级结构简单，量子效率高，无激发态吸收以及有较大的增益带宽等优点，作为掺杂介质逐渐受到人们的广泛关注和重视，可与后续放大器系统搭配使用以获得更高的输出功率和脉冲能量。