[发明专利]基于全保偏光纤的光学频率梳装置及锁模锁频方法

摘要

本发明涉及一种基于全保偏光纤的光学频率梳装置及锁模锁频方法，依靠脉冲在螺旋光纤中的非线性偏振旋转来实现锁模脉冲产生。通过机械方法或者光学方法锁定装置的重复频率。通过全保偏光纤放大器、保偏非线性光纤，及PPLN晶体获得脉冲的载波位相零频信号；将载波位相零频信号通过电路处理后反馈至装置中功率控制装置，或者反馈至腔内损耗控制装置，实现载波位相零频信号的锁定。基于全保偏光纤搭建锁模激光器，脉冲在螺旋光纤中发生非线性偏振旋转，由多段螺旋光纤的特殊排布解决脉冲的走离效应。制成的全保偏光纤光学频率梳装置有极高的稳定性，对温度波动、机械振动不敏感的特点。

主权项

1.一种基于全保偏光纤的光学频率梳装置的锁模锁频方法，光学频率梳装置由全保偏光纤及保偏光纤器件构成，第一泵浦源输出光通过作为功率控制装置的声光调制器进入光纤循环链路，光依次通过光纤循环链路中第一波分复用器、第一增益光纤、输出耦合器、损耗控制器件、螺旋光纤、偏振相关隔离器及重复频率锁定装置，回到第一波分复用器，通过第一增益光纤，到输出耦合器，从输出耦合器的输出端口输出；所述螺旋光纤由完全相同的第一螺旋光纤和第二螺旋光纤连接而成，螺旋光纤由三段不同的折射率区间依次组成，第一区间为无旋转区间、第二区间为变折射率区间、第三区间为等螺距区间；线偏振光从第一螺旋光纤的无旋转区间入射，第一螺旋光纤的变折射率区间出射的椭圆偏振光进入第二螺旋光纤的变折射率区间，从第二螺旋光纤的无旋转区间出射线偏振光，产生锁模脉冲；所述偏振相关隔离器的偏振透射方向与第一螺旋光纤第一区间输入端入射光偏振方向垂直；所述重复频率锁定装置为电控的压电陶瓷，或者电光调制器，或者由第二泵浦光、第二波分复用器以及第二增益光纤组成的非线性泵浦折射率调制装置，或者是上述的压电陶瓷、非线性泵浦折射率调制装置、电光调制器三种的任意两种组合组成，或者三种组合；其特征在于，从损耗控制器件输出的线偏振光沿第一螺旋光纤的慢轴入射第一螺旋光纤第一区间，在第一螺旋光纤第一区间中保持线偏振态不变；脉冲从第一螺旋光纤第一区间进入到第一螺旋光纤第二区间变折射率区间后，逐渐演化成椭圆偏振，且椭偏度不断增加，不同偏振分量产生不等的相移，但两偏振分量仍保持时间交叠，其中线性相移量为非线性相移量为当脉冲从第一螺旋光纤第二区间进入到第一螺旋光纤第三区间等螺距区间，由于第三区间的快轴和慢轴折射率相等，其线性相移又由于两偏振分量时间交叠，存在非线性相移当脉冲从第一螺旋光纤的第三区间进入到第二螺旋光纤第三区间等螺距区间后，仍为椭圆脉冲，其线性相移又由于两偏振分量时间交叠，存在非线性相移当脉冲从第二螺旋光纤第三区间进入到第二螺旋光纤第二区间变折射率区间后，产生线性相移量为非线性相移量为由于第一螺旋光纤与第二螺旋光纤为全同光纤，即线性相移相互抵消；当脉冲从第二螺旋光纤第二区间进入到第二螺旋光纤第一区间后，脉冲从椭圆偏振脉冲演化成线偏振脉冲，当脉冲峰值功率达到某一特定值，即脉冲在第一螺旋光纤和第二螺旋光纤中累积的总非线性相移达到π时，此时，第二螺旋光纤第一区间输出端出射光的偏振态相较于第一螺旋光纤第一区间输入端的偏振态转过了90度，即第二螺旋光纤第一区间输出端出射的偏振态相较于第一螺旋光纤第一区间输入端偏振方向垂直；再从偏振相关隔离器透过，即实现受非线性效应调控的偏振相关损耗，产生锁模脉冲。