[发明专利]一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器

说明书

本发明公开一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器，应用于激光领域，该光纤激光器包括：双尾纤光纤准直半导体可饱和吸收镜、三端口环形器、增益光纤、啁啾光纤光栅、波分复用器、泵浦源；各个器件之间通过单模保偏光纤熔接在一起；全光纤器件在半导体可饱和吸收镜和光纤光栅之间形成激光器谐振腔；本发明针对现有的半导体可饱和吸收镜锁模线性腔易形成寄生振荡，使腔内锁模不稳定，导致半导体可饱和吸收镜抗损伤阈值会大大降低，极易受到损坏的问题，采用了环形腔结构，激光器稳定性高，不易受光纤熔接点背向反射以及输出端口的端面反射产生寄生振荡的影响；本发明采用腔外泵浦，锁模激光器易于实现高重复频率；锁模激光器自启性能良好，可获得宽光谱输出。

技术领域

本发明属于激光领域，特别涉及一种基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模全保偏光纤激光器技术。

背景技术

超短光脉冲在超快光学诊断、光学精密测量、精密机械加工、激光医疗和生物工程等领域有广泛应用，同时也是非线性光学、超快光学等研究方向的前沿课题。其中，百飞秒级超短脉冲具有极窄的脉宽、超宽的光谱、极高的峰值功率等特点，被广泛应用干光频梳、分子瞬态动力学、以及非线性光学等研究领域。相比于固体激光器、半导体激光器、气体激光器、染料激光器等超短脉冲激光光源，超短脉冲光纤激光器具有制造成本低、结构简单紧凑、无需水冷、高稳定性、高泵浦转换效率，低激光起振阈值以及接近衍射极限的光束质量等独特优越性，在科学研究和工业产业应用中倍受青睐。锁模是产生百飞秒级超短脉冲的主要手段，锁模又主要分为主动锁模和被动锁模两种方式。主动锁模需要在腔内加入如声光和电光调制器等主动调制元件，主动调制器件一般为偏振敏感器件，外界环境温度，震动等引起的变化会影响偏振态的稳定，导致调制脉冲不稳定，且一般主动锁模激光器输出锁模脉冲的脉宽为ps到ns量级，很难做到ps以下。被动锁模不需要外加调制器件，可实现全光纤结构，体积小，抗干扰能力强，输出脉宽可达到ps、fs量级。

半导体可饱和吸收镜(简称SESAM)具有超快的时间响应特性与锁模自启动特性，因而基于半导体可饱和吸收镜的全保偏光纤锁模技术被广泛用于工业级高性能光纤锁模激光振荡器的研发。半导体可饱和吸收镜的基本结构就是把反射镜与半导体可饱和吸收体结合在一起。底层一般为半导体反射镜，其上生长一层半导体可饱和吸收体薄膜，最上层可能生长一层反射镜或直接利用半导体与空气的界面作为反射镜，这样上下两个反射镜就形成了一个法布里-珀罗腔，通过改变吸收体的厚度以及两反射镜的反射率，可以调节吸收体的调制深度和反射镜的带宽。半导体可饱和吸收镜的缺点是抗损伤阈值较低，存在不可逆损耗，寿命相对而言较短。常见的半导体可饱和吸收镜激光腔通常采用线性腔结构，但这种结构构成的激光谐振腔在稳定性上存在一定的问题，线腔是驻波腔，由于光纤熔接点背向反射以及输出端口的端面反射问题，容易导致部分信号光在腔内形成寄生振荡，严重影响原本谐振腔的锁模稳定性，使得半导体可饱和吸收镜抗损伤阈值大大降低，极易受到损坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器，本发明的激光器自启动性能良好，稳定性高；并且本发明采用保偏光纤结构的啁啾光纤光栅(CFBG)，对谐振腔内进行色散管理，使得激光器工作在近零色散区，通过腔外去啁啾压缩可获得宽光谱的百飞秒级超短光脉冲输出。

本发明采用的技术方案为：一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器，包括以下器件：

双尾纤光纤准直半导体可饱和吸收镜、三端口环形器、增益光纤、啁啾光纤光栅、波分复用器以及泵浦源；

各个器件之间通过单模保偏光纤熔接在一起；