[发明专利]具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体及其应用

说明书

本发明属于光纤激光技术领域，公开了一种具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体及其应用，被动调Q光纤激光器装置，包括980nm LD泵浦源、980nm/1550nm波分复用器、10％输出耦合器、掺铒增益光纤、偏振无关隔离器、单模光纤、偏振控制器、Fe₃O₄‑PI复合薄膜；其中，所述Fe₃O₄‑PI复合薄膜是被切割成边长为0.5mm大小的正方形后放置在光纤跳线头上。本发明通过具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体实现了对被动调Q光纤激光器的输出特性进行调节和优化的装置，该调Q光纤激光器的输出特性得到了极大的优化，压缩脉冲宽度和重复频率，同时提高单脉冲能量和峰值功率，调Q脉冲稳定性强。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，尤其涉及一种具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体及其应用。

背景技术

目前，稳定的超快脉冲光纤激光器，具有良好的散热性，低成本，重量小，在激光切割，激光通信和医疗领域得到了广泛的应用和发展。由于稳定脉冲光纤激光器具有较高的脉冲能量和峰值功率，其脉冲宽度也较短，这也使其优于连续波的激光器。这些特性使得它在激光加工和非线性光学中非常重要。

现有的被动调Q光纤激光器主要是通过二维材料作为可饱和吸收体实现的。虽然近年来出现了很多新的饱和吸收体，脉冲光纤激光器技术也发展的非常迅速，但在被动调Q型光纤激光器中关于优化脉冲激光的输出特性的研究空间仍然很大。传统意义上改变光纤激光器脉冲激光输出特性(脉冲频率、脉冲宽度、单脉冲能量和脉冲的峰值功率)的有效途径是调整激光器谐振器的参数。一般通过减小腔长和增加光纤激光器的调制深度，可以有效地压缩调Q的脉冲宽度。在这种状态下，即使脉冲宽度减小，但是与此同时伴随着脉冲频率的增高，单个脉冲的峰值功率和脉冲能量也没有得到有效的提高。因此，对于被动调Q光纤激光器，怎样获得窄脉宽低频率的超快脉冲的研究是非常有意义的，需要进一步发展。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的被动调Q光纤激光器，即使脉冲宽度减小，但是与此同时伴随着脉冲频率的增高，单个脉冲的峰值功率和脉冲能量也没有得到有效的提高。现有的压缩脉冲宽度的方式为改变谐振腔的参数，但是用此种方法最然可以压缩脉冲宽度，但是与此同时伴随着重复频率的增加，即不能同时压缩脉冲宽度和重复频率。现有的被动调Q的光学转换效率(输出峰值功率除于泵浦功率)非常低，没有超过100％的，而本发明的光学转换效率高达855％。现有的被动调Q脉冲的峰值功率较低，一般不会超过100mW，而本发明产生的脉冲峰值功率高达556mW。

解决以上问题及缺陷的难度为：降低脉冲宽度的同时会增加重复频率，也伴随着脉冲能量和峰值功率不能有效提升，由于增加的损耗不合理，导致光学转换效率很低。

解决以上问题及缺陷的意义为：将填补国内外对低频率窄脉宽研究的空白。显著的提高了单脉冲能量和峰值功率，将在激光加工等领域有重大应用。显著的提高了光学转换效率，有利于高效率激光器的应用和发展。利用正反饱和结合的饱和吸收体，将打开对反饱和吸收体的应用和探索。也将打开对激光器输出特性调节的新的发展阶段。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体及其应用。

本发明是这样实现的，一种具有可饱和吸收和反饱和吸收特性的饱和吸收体，包括：

具有正可饱和吸收特性的正可饱和吸收体和反饱和吸收特性的反饱和吸收体；

将正可饱和吸收体与反饱和吸收体体积比分别为1：3、1：4和1：5。

所述正可饱和吸收体为Fe₃O₄纳米粒子；

所述反饱和吸收体为聚酰亚胺。