一种腔长可调的光纤飞秒激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种腔长可调的光纤飞秒激光器，包括环形腔、线形支路和腔长调节自动控制模块三部分，所述的环形腔包括依次连接成环形的保偏隔离分光型波分复用器、透射式可饱和吸收体、偏振合束器和保偏掺杂光纤，所述的线形支路包括依次连接的偏振合束器、非保偏色散补偿光纤、光纤准直器、45°法拉第旋转镜和角锥棱镜，所述的腔长调节自动控制模块包括依次连接的保偏分束器、光电探测器、自动驱动控制电路和压电陶瓷；本发明专利技术具有腔长调谐范围大、环境稳定性高、结构简单紧凑等特点，可广泛应用于光学频率梳、异步光学采样、腔长调节光学采样等激光精密测量领域。

【技术实现步骤摘要】
一种腔长可调的光纤飞秒激光器
本专利技术专利属于测量
，特别涉及一种腔长可调的光纤飞秒激光器。
技术介绍
飞秒激光器作为光源，广泛应用于光学频率梳、异步光学采样ASOPS，AsynchronousOpticalSampling、腔长调节光学采样OSCAT，OpticalSamplingbyCavityTuning等激光精密测量领域，其可靠性也直接决定了整个测量系统的性能。相比于固体飞秒激光器，光纤飞秒激光器尽管具有结构紧凑、稳定性好和成本低的优势，但是应用于精密测量等工业领域，其性能还需进一步提升。除了需要提高光纤飞秒激光器的锁模稳定性外，还需要增大其重复频率的调谐范围。由于激光器的重复频率与其谐振腔腔长有关，目前，对于光纤飞秒激光器的重复频率进行调节的主要手段包括：1）在激光谐振腔内加入光纤延时线，该方式可调谐范围小；2）将增益光纤粘贴到压电陶瓷PZT上，通过PZT拉伸光纤达到调节腔长的目的，缺点是容易损坏增益光纤；3）在激光谐振腔内加入可移动反射镜，虽然重复频率的调谐范围较大，但是稳定性差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种腔长可调的光纤飞秒激光器，具有腔长调谐范围大、环境稳定性高、结构简单紧凑等特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种腔长可调的光纤飞秒激光器，包括环形腔、线形支路和腔长调节自动控制模块三部分，其中所述的环形腔包括依次连接成环形的保偏隔离分光型波分复用器、透射式可饱和吸收体、偏振合束器和保偏掺杂光纤，所述的透射式可饱和吸收体为可实现自启动锁模的器件，所述的保偏隔离分光型波分复用器一端口连接有与环形腔相耦合的半导体泵浦激光器，泵浦光经保偏隔离分光型波分复用器耦合进入环形腔，反向泵浦保偏掺杂光纤；所述的线形支路包括依次连接的偏振合束器、非保偏色散补偿光纤、光纤准直器、45°法拉第旋转镜和角锥棱镜，所述的光纤准直器和45°法拉第旋转镜紧固连接，光纤准直器输出的光经由角锥棱镜进入45°法拉第旋转镜偏振态旋转90°后产生正交偏振的反射光；所述的腔长调节自动控制模块包括依次连接的保偏分束器、光电探测器、自动驱动控制电路和压电陶瓷，所述的角锥棱镜固定在压电陶瓷上，保偏分束器用于对保偏隔离分光型波分复用器的输出光进行分束，自动驱动控制电路根据接收到的光电探测器信号驱动压电陶瓷进行相应的线性平移，实现对腔长的调节。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其半导体泵浦激光器采用974nm或976nm或1480nm的尾纤式半导体激光器。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其保偏隔离分光型波分复用器为混合无源器件，包括光纤耦合器、光隔离器和波分复用器。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其透射式可饱和吸收体为透射式的半导体可饱和吸收体、单臂碳纳米管、石墨烯和黑鳞中的任一种。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其偏振合束器采用尾纤为保偏光纤的光器件。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其非保偏色散补偿光纤提供正常色散，用于补偿整个激光器谐振腔内的反常色散。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其光纤准直器为FC/APC、FC/PC、SC/APC、SC/PC、LC/APC或LC/PC接口的单模光纤准直器。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其45°法拉第旋转镜为单程偏转45°的法拉第旋转镜。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其角锥棱镜为镀膜前面精度不大于λ/4，发射光的光束角度误差不大于5秒、波长范围为400-2000nm的角锥棱镜。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其保偏掺杂光纤为保偏掺铒光纤或保偏铒镱共掺光纤。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其保偏分束器是1×2的尾纤为保偏单模光纤的无源器件。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其光电探测器是尾纤保偏为单模光纤的光电探测器。所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其半导体泵浦激光器、保偏隔离分光型波分复用器、透射式可饱和吸收体、偏振合束器、色散补偿光纤、保偏掺杂光纤、保偏分束器、光电探测器之间均通过熔接涂覆或熔接后加热缩套管的方式连接。本专利技术的有益效果是：采用环形腔+线形支路的光路设计，环形腔采用全保偏器件，利用透射式可饱和吸收体实现自启动锁模；线形支路则巧妙利用偏振合束器、非保偏的色散补偿光纤以及45°法拉第旋转镜实现了对整个谐振腔的色散精确补偿，特别是利用压电陶瓷驱动角锥棱镜线性平移，不仅实现了对光纤飞秒激光器的腔长进行四倍于平移量的大范围调谐，而且光路可靠性高，同时结合腔长调节自动控制模块，还可以有效补偿外界环境变化所引起的腔长变化，显著提升了整个激光器的稳定性。因此，该腔长可调的光纤飞秒激光器具有腔长调谐范围大、环境稳定性高、结构简单紧凑等特点，可广泛应用于光学频率梳、异步光学采样、腔长调节光学采样等激光精密测量领域。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。各附图标记为：1—半导体泵浦激光器，2—保偏隔离分光型波分复用器，3—透射式可饱和吸收体，4—偏振合束器，5—非保偏色散补偿光纤，6—光纤准直器，7—第一支撑结构件，8—45°法拉第旋转镜，9—角锥棱镜，10—第二支撑结构件，11—压电陶瓷，12—保偏掺杂光纤，13—保偏分束器，14—端口，15—光电探测器，16—自动驱动控制电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1所示，本专利技术公开了一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于：包括环形腔、线形支路和腔长调节自动控制模块三部分，其中所述的环形腔包括依次连接成环形的保偏隔离分光型波分复用器2、透射式可饱和吸收体3、偏振合束器4和保偏掺杂光纤12（即增益光纤），所述的透射式可饱和吸收体3为可实现自启动锁模的器件，所述的保偏隔离分光型波分复用器2一端口连接有与环形腔相耦合的单模半导体泵浦激光器1，半导体泵浦激光器1作为泵浦源，泵浦光经保偏隔离分光型波分复用器2耦合进入环形腔，反向泵浦保偏掺杂光纤12，为作为增益介质的保偏掺杂光纤12提供反向泵浦光。所述的线形支路包括依次连接的偏振合束器4、非保偏色散补偿光纤5、光纤准直器6、置于线形支路末端的45°法拉第旋转镜8和角锥棱镜9，所述的光纤准直器6和45°法拉第旋转镜8通过第一支撑结构件7紧固连接，角锥棱镜9确保光纤准直器6输出的光能够进入45°法拉第旋转镜8，45°法拉第旋转镜8的作用是使入射光的偏振态旋转90°后，产生正交偏振的反射光，入射光和反射光每一次在线形支路往返的过程中，均能完全补偿线形支路内因环境变化引起的双折射效应。所述的腔长调节自动控制模块包括依次连接的保偏分束器13、光电探测器15、自动驱动控制电路16和压电陶瓷11，保偏分束器13的其中一端口连接光电探测器15，所述的角锥棱镜9通过第二支撑结构件10固定在压电陶瓷11上，保偏分束器13用于对保偏隔离分光型波分复用器2的输出光进行分束，自动驱动控制电路16根据接收到的光电探测器15重复频率电信号驱动压电陶瓷11来判断如何驱动压电陶瓷11线性平移，从而实现对腔长的调节，整个激光器经由保偏分束器13的另一个端口14实现线偏振光输出。本专利技术的工作过程如下：当合适的泵浦功率通过保偏隔离分光型波分复用器2，耦合进入保偏掺杂光纤12时，谐振腔内将能够产生脉冲能量不稳定的连续激光，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于：包括环形腔、线形支路和腔长调节自动控制模块三部分，其中所述的环形腔包括依次连接成环形的保偏隔离分光型波分复用器（2）、透射式可饱和吸收体（3）、偏振合束器（4）和保偏掺杂光纤（12），所述的透射式可饱和吸收体（3）为可实现自启动锁模的器件，所述的保偏隔离分光型波分复用器（2）一端口连接有与环形腔相耦合的半导体泵浦激光器（1），泵浦光经保偏隔离分光型波分复用器（2）耦合进入环形腔，反向泵浦保偏掺杂光纤（12）；所述的线形支路包括依次连接的偏振合束器（4）、非保偏色散补偿光纤（5）、光纤准直器（6）、45°法拉第旋转镜（8）和角锥棱镜（9），所述的光纤准直器（6）和45°法拉第旋转镜（8）紧固连接，光纤准直器（6）输出的光经由角锥棱镜（9）进入45°法拉第旋转镜（8）偏振态旋转90°后产生正交偏振的反射光；所述的腔长调节自动控制模块包括依次连接的保偏分束器（13）、光电探测器（15）、自动驱动控制电路（16）和压电陶瓷（11），所述的角锥棱镜（9）固定在压电陶瓷（11）上，保偏分束器（13）用于对保偏隔离分光型波分复用器（2）的输出光进行分束，自动驱动控制电路（16）根据接收到的光电探测器（15）信号驱动压电陶瓷（11）进行相应的线性平移，实现对腔长的调节。...

【技术特征摘要】
1.一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于：包括环形腔、线形支路和腔长调节自动控制模块三部分，其中所述的环形腔包括依次连接成环形的保偏隔离分光型波分复用器（2）、透射式可饱和吸收体（3）、偏振合束器（4）和保偏掺杂光纤（12），所述的透射式可饱和吸收体（3）为可实现自启动锁模的器件，所述的保偏隔离分光型波分复用器（2）一端口连接有与环形腔相耦合的半导体泵浦激光器（1），泵浦光经保偏隔离分光型波分复用器（2）耦合进入环形腔，反向泵浦保偏掺杂光纤（12）；所述的线形支路包括依次连接的偏振合束器（4）、非保偏色散补偿光纤（5）、光纤准直器（6）、45°法拉第旋转镜（8）和角锥棱镜（9），所述的光纤准直器（6）和45°法拉第旋转镜（8）紧固连接，光纤准直器（6）输出的光经由角锥棱镜（9）进入45°法拉第旋转镜（8）偏振态旋转90°后产生正交偏振的反射光；所述的腔长调节自动控制模块包括依次连接的保偏分束器（13）、光电探测器（15）、自动驱动控制电路（16）和压电陶瓷（11），所述的角锥棱镜（9）固定在压电陶瓷（11）上，保偏分束器（13）用于对保偏隔离分光型波分复用器（2）的输出光进行分束，自动驱动控制电路（16）根据接收到的光电探测器（15）信号驱动压电陶瓷（11）进行相应的线性平移，实现对腔长的调节。2.根据权利要求1所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于，所述的半导体泵浦激光器（1）采用974nm或976nm或1480nm的尾纤式半导体激光器。3.根据权利要求1所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于，所述的保偏隔离分光型波分复用器（2）为混合无源器件，包括光纤耦合器、光隔离器和波分复用器。4.根据权利要求1所述的一种腔长可调的光纤飞秒激光器，其特征在于，所述的透射式可饱和吸收体（3）为透射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，崔索超，郭良贤，孙峰，张鑫，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42