基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，由激光泵浦源、波分复用器、光隔离器、连续光光源、光耦合器、可饱和吸收体及增益光纤组成；所述激光泵浦源连接在波分复用器的泵浦输入端，所述波分复用器连接光隔离器后与所述连续光光源共同接入光耦合器，光耦合器包括一个激光信号输出端和一个信号连接输出端，信号连接输出端依次连接所述可饱和吸收体和增益光纤，增益光纤再与波分复用器连接；增益光纤的纤芯掺杂有发光离子。本发明专利技术结构简单，成本低，并且通过连续光光源结合被动锁模光纤激光器的结构，实现了超高重复频率的谐波锁模，并且使得输出的光脉冲具有重复频率高、脉冲宽度窄的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锁模光纤激光器，属于光纤激光器
，更具体地说，本专利技术涉及基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器。
技术介绍
激光是人类在20世纪最伟大的专利技术之一，随着社会的发展，它已经成为了科学研究和工业生产中最为重要的工具之一。近年来，超短脉冲光纤激光器成为了世界范围内的研究热点。其中，高重复频率超短脉冲激光器在高速光采样、光学频率梳、高速形态测量、太赫兹波产生等领域有着广泛的应用。随着光纤激光器锁模理论的创新发展以及高掺杂浓度光纤制造技术的进步，光纤激光器的重复频率已经有了显著的提高，然而比起钛宝石激光器还有一定的差距。而光纤激光器有光束质量好，转换效率高等优点，因此，研制高性能的高重频超短脉冲光纤激光器有重要的实际意义与应用价值。目前被动锁模光纤激光器的重复频率大多小于200MHZ，这并不能满足各个领域对高重复频率激光器的需求，因此需要研制更高重复频率的光纤激光器。利用主动锁模或者被动谐波锁模技术可以产生GHz量级的光脉冲，但是主动锁模需要高频信号发生器和调制器，增加了成本和复杂性，脉宽为皮秒量级；而传统的被动谐波锁模相对于基频锁模，容易产生较大的时间啁啾和振幅抖动，稳定性低。上述方法实现的高重复频率光脉冲的质量不够理想，所以，需要开发新技术、新方案来实现高重复频率超短脉冲光纤激光器。
技术实现思路
基于以上技术问题，本专利技术提供了一种基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，从而解决了以往的光纤激光器结构复杂成本高，并且无法产生高质量、高频率光脉冲的技术问题。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，由激光泵浦源、波分复用器、光隔离器、连续光光源、光耦合器、可饱和吸收体及增益光纤组成；所述激光泵浦源连接在波分复用器的泵浦输入端，所述波分复用器连接光隔离器后与所述连续光光源共同接入光耦合器，光耦合器包括一个激光信号输出端和一个信号连接输出端，所述信号连接输出端依次连接所述可饱和吸收体和增益光纤，增益光纤再与波分复用器连接，构成闭合环路的光学谐振腔；所述增益光纤的纤芯掺杂有发光离子。优选的，所述激光泵浦源为半导体激光器、固体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，所述激光泵浦源输出激光的中心波长为λ，且500nm≤λ≤2000nm。优选的，所述发光离子为Er3+、Yb3+、Tm3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+或Lu3+中一种或两种以上的组合物。优选的，所述波分复用器为保偏型或非保偏型波分复用器；所述增益光纤为保偏型或非保偏型增益光纤。优选的，所述可饱和吸收体为半导体可饱和吸收镜。优选的，所述可饱和吸收体为碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯的聚合物、拓扑绝缘体、黑磷、二硫化钼或二硒化钨中的一种二维材料。优选的，所述可饱和吸收体为非线性偏振旋转、非线性光纤环形镜或非线性放大环形镜中的一种等效可饱和吸收体结构。优选的，所述连续光光源为窄线宽连续光光源综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术结构简单，成本低，并且通过连续光光源结合被动锁模光纤激光器的结构，实现了超高重复频率的谐波锁模，并且使得输出的光脉冲具有重复频率高(GHz)、脉冲宽度窄(飞秒、皮秒)的优点。附图说明图1为本专利技术基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器的结构示意图。图2为本专利技术基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器产生的输出光的脉冲时域图。图3为本专利技术基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器产生的输出光的光频率谱图。图中标记：1、激光泵浦源；2、波分复用器；3、光隔离器；4、连续光光源；5、光耦合器；6、可饱和吸收体；7、增益光纤。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。如图1所示的基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，由激光泵浦源1、波分复用器2、光隔离器3、连续光光源4、光耦合器5、可饱和吸收体6及增益光纤7组成；所述激光泵浦源1连接在波分复用器2的泵浦输入端，所述波分复用器2连接光隔离器3后与所述连续光光源4共同接入光耦合器5，光耦合器5包括一个激光信号输出端和一个信号连接输出端，所述信号连接输出端依次连接所述可饱和吸收体6和增益光纤7，增益光纤7再与波分复用器2连接，构成闭合环路的光学谐振腔；所述增益光纤7的纤芯掺杂有发光离子。所述激光泵浦源1为半导体激光器、固体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，所述激光泵浦源1输出激光的中心波长为λ，且500nm≤λ≤2000nm。所述发光离子为Er3+、Yb3+、Tm3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+或Lu3+中一种或两种以上的组合物。所述波分复用器2为保偏型或非保偏型波分复用器；所述增益光纤7为保偏型或非保偏型增益光纤。所述可饱和吸收体6为半导体可饱和吸收镜。所述可饱和吸收体6为碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯的聚合物、拓扑绝缘体、黑磷、二硫化钼或二硒化钨中的一种二维材料。所述可饱和吸收体6为非线性偏振旋转、非线性光纤环形镜或非线性放大环形镜中的一种等效可饱和吸收体结构。所述连续光光源4为窄线宽连续光光源。本实施例波分复用器2、偏振相关型光隔离器3、光耦合器5、可饱和吸收体6及增益光纤7形成闭合环路构成光学谐振腔，并利用外部连续光光源4实现超高重复频率的谐波锁模，输出具有高重复频率的光脉冲，该光脉冲的高重频谐波的频率大于1Ghz。具体实施例本实施例的激光泵浦源1采用793nm的单模半导体激光器；波分复用器2为保偏型波分复用器；光隔离器3采用偏正相关型光隔离器；连续光光源4输出波长接近锁模光纤激光器中心波长；光耦合器5的输入端为50:50，输出端为90:10，其中10输出端为激光信号输出端，90输出端连接谐振腔后续部件；可饱和吸收体6为半导体可饱和吸收镜；增益光纤7为掺杂有Er3+的保偏型增益光纤。如图1-图3所示，在锁模光纤激光器达到锁模状态之前，由激光器本身产生的准连续光信号和连续光光源4的连续光信号在调制不稳的作用下，在频域上形成等间隔的多个纵模，纵模间隔为外部连续光的频率失谐量，在本实施例中为25GHz，从而使激光器产生的准连续光转变为间隔为40ps的弱脉冲，这些脉冲经过一段时间，在腔内光纤和可饱和吸收体的作用下，逐渐形成脉宽超窄的孤子，从而得到重复频率为25GHz的谐波锁模状态。观测到的输出脉冲时域如图2所示，光学频率图为图3所示。待脉冲稳定之后，取消外部连续光信号输入，仍然可以得到稳定的谐波锁模激光脉冲输出。如上所述即为本专利技术的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述专利技术人的专利技术验证过程，并非用以限制本专利技术的专利保护范围，本专利技术的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本专利技术的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，其特征在于：由激光泵浦源(1)、波分复用器(2)、光隔离器(3)、连续光光源(4)、光耦合器(5)、可饱和吸收体(6)及增益光纤(7)组成；所述激光泵浦源(1)连接在波分复用器(2)的泵浦输入端，所述波分复用器(2)连接光隔离器(3)后与所述连续光光源(4)共同接入光耦合器(5)，光耦合器(5)包括一个激光信号输出端和一个信号连接输出端，所述信号连接输出端依次连接所述可饱和吸收体(6)和增益光纤(7)，增益光纤(7)再与波分复用器(2)连接，构成闭合环路的光学谐振腔；所述增益光纤(7)的纤芯掺杂有发光离子。

【技术特征摘要】
1.基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，其特征在于：由激光泵浦源(1)、波分复用器(2)、光隔离器(3)、连续光光源(4)、光耦合器(5)、可饱和吸收体(6)及增益光纤(7)组成；所述激光泵浦源(1)连接在波分复用器(2)的泵浦输入端，所述波分复用器(2)连接光隔离器(3)后与所述连续光光源(4)共同接入光耦合器(5)，光耦合器(5)包括一个激光信号输出端和一个信号连接输出端，所述信号连接输出端依次连接所述可饱和吸收体(6)和增益光纤(7)，增益光纤(7)再与波分复用器(2)连接，构成闭合环路的光学谐振腔；所述增益光纤(7)的纤芯掺杂有发光离子。2.根据权利要求1所述的基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，其特征在于：所述激光泵浦源(1)为半导体激光器、固体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，所述激光泵浦源(1)输出激光的中心波长为λ，且500nm≤λ≤2000nm。3.根据权利要求1所述的基于外部连续光注入的高重频谐波锁模光纤激光器，其特征在于：所述发光离子为Er3+、Yb3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑峰，吕彦佳，邹金芳，王亚洲，马阳雪，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51