[发明专利]一种全光纤结构的C+L波段矩形激光脉冲产生系统

说明书

本发明公开了一种全光纤结构的C+L波段矩形激光脉冲产生系统，旨在解决现有光纤激光器难以同时输出C和L波段矩形激光脉冲的技术问题。所述系统包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、掺铒增益光纤(3)、2×2耦合器(4)、第一色散补偿光纤(5)、相移器(6)、第二色散补偿光纤(7)、第一光纤布拉格光栅(8)、光开关(9)、第二光纤布拉格光栅(10)、1×2耦合器(11)、第一光纤滤波器(12)、第二光纤滤波器(13)。本发明实现了C波段和L波段矩形脉冲的同时输出，具有结构紧凑，系统成本低，稳定性好等优点，在应用上可直接作为C+L波段的皮秒及纳秒脉冲光源使用，也可以作为高能量脉冲放大器的种子源。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种全光纤结构的C+L波段矩形激光脉冲产生系统的设计。

背景技术

锁模光纤激光器作为一种具有广阔应用前景的激光光源，具有光束质量好、峰值功率高、结构紧凑、稳定性好等优点，被广泛应用于基础科学研究、高速光通信、微机械加工、超快激光光谱和精密计量等领域。

作为锁模光纤激光器家族中重要的一员，双波段锁模光纤激光器在环境监测、激光遥感、多色泵浦探测等领域都有重要应用。与“双波长锁模光纤激光器”产生两个中心波长相近(10nm左右)的锁模脉冲不同，C+L波段的锁模光纤激光器能够在两个波段同时实现锁模，进而输出两个分别在C波段(1530～1565nm)和L波段(1565～1625nm)的锁模脉冲。现有技术往往采用多个激光二极管(Laser Diode)泵浦源对不同掺杂浓度的掺铒光纤进行泵浦来实现C+L波段的脉冲输出。对于采用复合腔结构的C+L波段锁模激光器，系统中往往还需要加入一个或多个隔离器及环形镜等光学器件，这造成双波段激光系统的结构复杂且价格较贵。设计全光纤结构的C+L波段锁模激光器将会大幅简化激光系统的复杂度以及提升激光系统的稳定性。

另外，大多数报道的双波段锁模光纤激光器都工作在低脉冲能量条件下，发射的脉冲类型是传统孤子、色散管理孤子或耗散孤子。这些类型的脉冲都受到孤子面积理论的限制，泵浦能量过高时脉冲会分裂或转换为谐波锁模。解决此问题的方法是引入矩形无波分裂脉冲。近年来，矩形的无波分裂脉冲引起了人们的广泛关注，随着泵浦功率的增加，矩形脉冲的脉宽线性增长而脉冲峰值振幅保持不变，其脉冲能量可以大幅超出常规脉冲的能量水平。

因此，设计一种全光纤结构，具有较低成本的激光脉冲系统来实现C+L波段的高能量矩形脉冲输出，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锁模光纤激光器难以同时输出C+L波段矩形激光脉冲的技术问题，提出了一种全光纤结构的C+L波段矩形激光脉冲产生系统。

本发明的技术方案为：一种全光纤结构的C+L波段矩形激光脉冲产生系统，包括泵浦源、波分复用器、掺铒增益光纤、2×2耦合器、第一色散补偿光纤、相移器、第二色散补偿光纤、第一光纤布拉格光栅、光开关、第二光纤布拉格光栅、1×2耦合器、第一光纤滤波器、第二光纤滤波器；所述2×2耦合器的a端口、掺铒增益光纤、波分复用器、相移器、第一色散补偿光纤、2×2耦合器的b端口依次连接构成闭环；所述第二光纤布拉格光栅、光开关、第一光纤布拉格光栅、第二色散补偿光纤和2×2耦合器的c端口依次连接；所述泵浦源与波分复用器连接；所述1×2耦合器的e端口与2×2耦合器的d端口连接；所述1×2耦合器的f和g端口分别与第一光纤滤波器和第二光纤滤波器连接。

优选地，泵浦源为半导体激光器或者光纤激光器，输出泵浦光的中心波长λ为：980nm。

优选地，波分复用器的工作波长为980nm/1550nm。

优选地，掺铒增益光纤在1550nm处具有正色散。

优选地，2×2耦合器的工作波长为1550nm。

优选地，第一色散补偿光纤和第二色散补偿光纤的工作波长均为1550nm，且在1550nm处具有正色散。