[发明专利]基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器及系统

说明书

本发明提供一种基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器及系统，该激光器包括通过多模光纤依次连接的泵浦光输入单元、隔离器、波长调谐单元、时空锁模器件和输出耦合器，泵浦光输入单元与输出耦合器连接构成环形结构；其中，泵浦光输入单元用于获取泵浦光，并对其进行耦合处理；隔离器用于保证激光运转单向性；波长调谐单元包括偏振控制器与可调谐滤波器，用于调整激光腔内偏振态并进一步调谐波长；时空锁模器件基于自然可饱和吸收材料产生时空锁模脉冲并由输出耦合器输出，上述器件尾纤均为多模光纤。本发明可实现具有波长可调谐功能的时空锁模脉冲的输出，而且还具有体积小、结构简单、稳定性好、输出功率高等优点，适用于多种应用场合。

(一)技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器及系统。

(二)背景技术

传统的锁模光纤激光器基于单模光纤将光束中不同纵模之间的相位关系锁定，进而实现超短光脉冲，但其输出平均功率受到单一横模的限制。而利用多模光纤搭建的时空锁模光纤激光器，可以将不同横模以及纵模的脉冲均锁定在一起，对输出超短光脉冲的能量起到显著的提高作用。此外，全光纤的可调谐时空锁模激光器可以进一步改变激光的输出波长，可广泛应用于光谱学、信息处理和通信、医疗等领域。因此，现有的时空锁模激光器在激光器的结构、波长可调能力等方面都有待进一步优化。

(三)发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器及系统的方法，全光纤结构简单、稳定性好，同时可以实现波长可调的时空锁模脉冲输出。

第一方面，本发明实例提供了一种基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器，包括：包括通过多模光纤依次连接的泵浦光输入单元、隔离器、波长调谐单元、时空锁模器件和输出耦合器；其中泵浦光输入单元包括依次连接的波分复用器与增益光纤；波分复用器用于获取泵浦光，并对其进行耦合处理；增益光纤用于基于泵浦光产生信号光；隔离器用于保证激光运转的单向性；波长调谐单元包括偏振控制器与可调谐滤波器；偏振控制器用于调整激光腔内的偏振态；可调谐滤波器用于改变激光的中心波长；时空锁模器件用于产生时空锁模脉冲激光；输出耦合器用于输出时空锁模脉冲激光；其中，隔离器、偏振控制器、可调谐滤波器、时空锁模器件以及输出耦合器尾纤均为多模光纤；

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述泵浦光输入单元中波分复用器不同端尾纤分别与泵浦光源、增益光纤以及多模光纤相匹配；所述增益光纤为具有多横模模式的掺镱、掺铒、铒镱共掺或掺铥光纤。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述时空锁模器件为基于自然可饱和吸收材料的全光纤器件，具体地，自然可饱和吸收材料为碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫族化物、黑磷、过渡金属碳/氮/碳氮化物或金属及其氧化物纳米材料。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光系统，包括依次连接的外设泵浦光源和第一方面及第一方面的两种可能的实施方式任一项所述的基于多模光纤的全光纤可调谐时空锁模激光器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述外设泵浦光源为单模或多模激光二极管或连续光激光器，其中，泵浦光源可直接或通过模场匹配器与所述波分复用器连接；上述模场匹配器用于将单模泵浦光源尾纤中的模场进行拓宽进而与波分复用器尾纤中的模场匹配。

本发明实施例带来了以下有益效果：