[发明专利]一种自启动及自恢复的锁模光纤激光器

说明书

本发明提供了一种自启动及自恢复的锁模光纤激光器，包括泵浦源、波分复用耦合器、增益光纤、单向隔离器、算法控制偏振控制器、耦合输出器及可饱和吸收体，所述泵浦源、波分复用耦合器、增益光纤、单向隔离器、算法控制偏振控制器、耦合输出器及可饱和吸收体依次首尾光连接形成光循环通路；所述算法控制偏振控制器用于控制激光器的偏振状态。本发明自启动及自恢复的锁模光纤激光器结合可饱和吸收体的自启动功能以及算法控制偏振控制器的自修复功能，实现高能量、高稳定性以及高信噪比的锁模脉冲输出。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种自启动及自恢复的锁模光纤激光器。

背景技术

激光作为20世纪最重要的科学发现之一，它的出现极大地推动了科学技术的发展。以掺杂稀土元素的光纤作为增益介质的被动锁模光纤激光器由于其在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来发展十分迅速，脉冲形式的光纤激光器可保证良好的光束质量的条件下，以较低的平均输出功率下获得极高的重复频率和峰值功率，同时还具有极好的柔性与灵活性、可设计高可靠性、易于系统集成等优点。工作在近红外(1微米以及1.5微米)波段的超短脉冲光纤激光器，已经开始广泛应用在各个领域。

激光器中产生超短脉冲的主要方法之一是被动锁模技术。实现被动锁模的关键技术是在激光器内引入可饱和吸收体。要实现稳定的超短脉冲激光输出，可饱和吸收体不仅要求对其工作波段的光具有非线性的饱和吸收效应，还应兼具低损耗、宽带、高热损伤阈值、高稳定等特点。因此寻找高性能的可饱和吸收体材料成为实现超短脉冲激光的关键。最早用于光纤激光器的可饱和吸收体是半导体饱和吸收镜(SESAM)，2004年，碳纳米管作为可饱和吸收体用于光纤激光器的被动锁模首次被提出。同年，英国曼彻斯特大学A.K.Geim和K.S.Novoselov发现了一种新材料—石墨烯，并因此获得2010年诺贝物理学奖。这一重大发现让石墨烯为代表的二维材料进入人们的视野。石墨烯是一种由单层或者少层碳原子组成的平面二维材料，由于其特殊的能带结构，能级与波矢成线性关系，石墨烯因此具有宽带的线性吸收特性。

作为二维材料，石墨烯的非线性光学特性优异，相比于碳纳米管和半导体饱和吸收镜，石墨烯具有更宽的工作范围，制备简单，成本低廉，损伤阈值大等优点，是更为优越的可饱和吸收体器件。自南洋理工大学唐定远教授课题组首次报道石墨烯锁模的超快光纤激光器之后，关于石墨烯锁模器件以及相关激光应用的研究层出不穷。以石墨烯为代表的二维材料的出现，开启了超快光学领域研究的新篇章。近年来，由于石墨烯在激光锁模方面表现出的良好性能，其他多种新型二维材料也开始引起了研究人员的注意。最有代表性的两种新型光学二维材料是拓扑绝缘体和过渡金属硫化物。基于这两种材料的锁模光纤激光器国内外也有广泛报道。多种二维材料成功应用于锁模激光的经验，充分证实了二维材料作为可饱和吸收体的可行性。诸多新型材料作为可饱和吸收体应用于激光锁模为超短脉冲的相关研究工作提供了更多的选择，极大地促进了光纤脉冲激光器的发展。

但是，目前基于可饱和吸收体的锁模激光器均存在可饱和吸收体失效或者损坏的可能性，缺乏自修复功能，稳定性不高的缺点限制了锁模光纤激光器在工业上的广泛应用。因此，有必要提供一种提高激光器稳定性及可靠性的方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自启动及自恢复的锁模光纤激光器，该自启动及自恢复的锁模光纤激光器包括可饱和吸收体及算法控制偏振控制器。该可饱和吸收体具有自启动的功能，可饱和吸收体通过调制连续光谱为脉冲光谱提供脉冲光谱源，起到自启动的功能。该算法控制偏振控制器用于控制激光器的偏振状态，当激光器的输出状态偏离设定值时，通过算法控制偏振控制器自动调节激光器的输出状态至正常值，实现自恢复功能。通过该自启动及自恢复的锁模光纤激光器解决现有锁模光纤激光器存在的可饱和吸收体失效或者损坏情况下缺乏自修复功能、稳定性不高的缺点。

本发明的目的采用如下技术方案实现：