[实用新型]基于双波长光纤布拉格光栅的被动锁模光纤激光器

说明书

一种基于双波长光纤布拉格光栅的被动锁模光纤激光器，包括双波长光纤布拉格光栅、有源光纤、泵浦耦合器、泵浦源、输出耦合器和可饱和吸收体。本实用新型将双波长光纤布拉格光栅作为激光器谐振腔内波长选择元件，在保持了锁模光纤激光器简单紧凑、易于制作、不易受环境干扰等优点的同时，实现了高稳定性的双波长超短脉冲激光输出，具有很大的发展前途和很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及光纤激光器，特别是一种基于双波长光纤布拉格光栅的被动锁模光纤激光器。

背景技术

锁模光纤激光器凭其输出激光脉冲宽度窄、峰值功率高和光谱宽等优点在强场物理、精密测量、测距及精密加工等领域有着重要应用价值。

通常光纤激光器通过锁模的方式获得超短脉冲激光输出的方式有以下两种：

一、主动锁模。在激光器谐振腔腔内加入强度或相位调制器，当调制器的相邻调制时间间隔与激光在谐振腔内单次振荡的时间相匹配时可在腔中选出一个脉冲并对其不断放大和窄化，并通过周期性调制锁定不同纵模之间的相位差，最终得到窄脉宽的锁模脉冲输出。但这种方法的缺点是由于调制器的调制速率和带宽有限，一般输出的脉冲宽度只能在纳秒量级，另外调制器的存在会使激光器的整体结构变得臃肿和复杂{参见Haus HA.Mode-locking of lasers[J].IEEE Journal of Selected Topics in QuantumElectronics,2000,6(6):1173-1185.}。

二、被动锁模。向腔内加入可饱和吸收体利用其光强越小吸收越大，光强越大吸收越小的特点对腔内激光光强进行调制，选出光强最大的部分通过受激辐射进行放大并不断削去其前后沿，压窄脉宽，并通过周期性调制锁定纵模间的相位差，最终能得到超短脉宽、超高峰值功率的锁模脉冲输出{参见Ippen E P.Principles of passive mode locking[J].Applied Physics B,1994,58(3):159-170.}。

在锁模光纤激光器实现双波长超短脉冲激光输出则可以满足密集波分复用系统，光纤传感，光纤色散测量等领域对光源的要求，可以进一步拓展锁模光纤激光器的应用范围。目前在锁模光纤激光器中实现双波长激光输出的方式主要由以下三种：

一、向激光器谐振腔内加入基于激光偏振态和光纤色散的多波长Lyot滤波器，当多波长滤波器中有两个透射峰的波长能达到激光阈值条件便可实现双波长激光输出。但这种方式存在的问题在于多波长Lyot滤波器的透射峰具有周期性，无法精确选择双波长激光的具体波长和波长间隔，所以很难满足实际应用的需求{参见Luo A P, Luo Z C,Xu W C,et al.Tunable and switchable dual-wavelength passively mode-locked Bi-dopedall-fiber ring laser based on nonlinear polarization rotation[J].LaserPhysics Letters,2011,8(8):601.}。

二、在锁模光纤激光器谐振腔内通过复杂的非线性效应和色散的共同作用实现双波长超短脉冲输出。这种方式可以在双波长都获得性能极佳的超短脉冲输出，但这种方式的问题在于产生双波长激光很大成都上依赖于谐振腔腔内的非线性效应和色散，具有一定地随机性，很难重复实现，所以也无法满足实际应用的需求{参见 Wang Y,Li J,Hong L,etal.Coexistence of dissipative soliton and stretched pulse in dual-wavelengthmode-locked Tm-doped fiber laser with strong third-order dispersion[J].Optics express,2018,26(14):18190-18201.}。