[发明专利]基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器

说明书

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器，包括依次连接的泵浦源、波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器和输出耦合器，波分复用器的输入端与输出耦合器的输出端连接，偏振控制器内设有可饱和吸收结构，可饱和吸收结构包括依次熔接的第一单模光纤、偏芯熔接的多模光纤和第二单模光纤。本发明提出的一种基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器，解决了现有的光纤激光器对多模光纤长度的苛刻要求的问题。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器。

背景技术

全光纤激光器与固体体脉冲激光器相比，被动锁模产生超短脉冲的全光纤激光器因其无对准结构、成本效益高、空间光束轮廓质量好、结构紧凑等优点而备受关注。光纤激光器激发超短脉冲的方法分为主动锁模与被动锁模两种，而主动锁模需要一个额外加一个调制器件增加了光纤激光器的复杂性，而被动锁模较于主动锁模更容易实现超短脉冲。

超快激光在现代技术的众多领域发挥着重要作用，是光学频率梳理、非线性光学和材料加工不可或缺的研究工具。用SA能够实现激光模式的快速锁定。一些可饱和吸收材料(SA)已广泛应用于光纤激光器中，包括Bi₂Te₃、黑磷、MoS₂、石墨烯和WS₂。然而，这些材料制造成本高或损伤阈值相对较低，阻碍了其实际应用。而一些天然的可饱和吸收体(利用光纤本身的非线性效应)，常见的天然SA锁模有8字腔锁模与非线性偏振旋转锁模(NPR)结构锁模。它们的锁模产生需要使用偏振控制器来精确控制腔中光纤的偏振状态，并使用偏振相关隔离器和其他设备来实现可饱和的吸收效果。这种传统的锁模结构需要精确控制光纤的偏振态，抗外界环境干扰的能力较差。

发明内容

本发明提出一种基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器，以解决现有的光纤激光器对多模光纤长度的苛刻要求的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：基于多模光纤偏芯熔接的锁模掺镱光纤激光器，其特殊之处在于，包括

泵浦源，用于产生泵浦光；

环形谐振腔，包括依次连接的波分复用器、增益光纤、偏振无关隔离器、偏振控制器和输出耦合器，所述波分复用器的输入端分别与泵浦源的输出端以及输出耦合器的输出端相连接，所述偏振控制器内设有可饱和吸收结构，所述可饱和吸收结构包括依次熔接的第一单模光纤、偏芯熔接的多模光纤和第二单模光纤。

优选的是，所述偏芯熔接的多模光纤为渐变折射率多模光纤。

优选的是，所述偏芯熔接的多模光纤包括轴心错位熔接的第一多模光纤和第二多模光纤。

优选的是，所述偏芯熔接的多模光纤还包括第三多模光纤，所述第三多模光纤与第二多模光纤轴心错位熔接，所述第三多模光纤和第一多模光纤同轴。

优选的是，所述第一多模光纤与第二多模光纤之间、第二多模光纤和第三多模光纤之间的轴心偏移量均为2-8微米。

优选的是，所述增益光纤为掺镱光纤。

优选的是，所述第一单模光纤和第二单模光纤的材质相同。

优选的是，所述输出耦合器为10:90的输出耦合器。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1)本发明在1μm波段实现了稳定的耗散孤子锁模，增强了光纤激光器的实用性，用途更加广泛。与传统锁模光纤激光器相比，不需要使用其他器件，结构更加简单，抗干扰能力强，损伤阈值更低。

2)利用三小段渐变折射率多模光纤(GIMF)对称偏移熔接，引入适当的偏移量，摆脱了多模干涉效应锁模对多模光纤长度的苛刻要求，使光纤激光器具有更加简单的结构。