基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，包括：泵浦源、与泵浦源连接的波分复用器、与波分复用器的公共端相连的保偏增益光纤以及与波分复用器的透射端连接的准直器；双折射晶体；法拉第旋转器；二分之一波片；与保偏增益光纤相连的法拉第旋光镜；偏振分光棱镜，用于将经双折射晶体返回的正交脉冲光产生干涉实现锁模后分成两路；高反射镜，用于将偏振分光棱镜输出的一路透射光反射回线型腔内。本实用新型专利技术在偏振分光棱镜处产生干涉实现锁模，大大降低了锁模启动的阈值，提高了重频，同时提高了整体的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器
本技术涉及光线激光器领域，尤其是涉及一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器。
技术介绍
本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息以方便本领域的技术人员能够更透彻、准确的理解本申请，其并不必然是现有技术。超快脉冲锁模光纤激光器相对于固体激光器具有价格低廉、结构紧凑、转化效率高、光束质量好等优势，被广泛应用于医疗手术，激光通信，光学频率梳，材料微加工等领域，这些领域对超快激光器在不同环境下的运转稳定性提出了较高的要求，而工业级超快激光器尤其是种子源的稳定性和可靠性始终没有得到很好的解决。利用光纤技术取代固体的种子源技术本身就有诸多的优点，在光纤技术中利用全保偏光纤的激光器更是被认为是能够抵抗环境变换的有效方法。目前常用的技术是利用可饱和吸收体锁模技术来制作全保偏光纤激光器。然而诸如半导体可饱和吸收体(SESAM)，碳纳米管可饱和吸收体，石墨烯可饱和吸收体等可饱和吸收元件都存在低损伤阈值，且随着时间衰减的缺点。所以这些弱点限制了其走出实验室，走向更广阔的工业市场。传统的非线性偏振旋转(NPR)的光纤激光技术无法完全利用全保偏的系统。没有了保偏光纤的应用，NPR光纤激光技术很容易受到环境干扰。为了得到更高稳定性的NPR激光器，人们尝试将激光腔内的非保偏光纤替换成保偏的光纤，提高其稳定性。在全保偏光纤中实现NPR锁模需要解决的关键问题是要补偿两个正交偏振分量之间的群速度失配(GVM)。GVM导致的正交偏振分量时域分离会造成脉冲质量变差。为了解决这一问题，所属领域的技术人员不断进行探索，提出了各自不同的解决途径：Nielsen等人在2007年提出使用法拉第旋光镜作为激光腔的端面镜，提出了一种基于非线性偏振旋转锁模的线性腔保偏光纤激光器，该激光器可以产生5.96MHz重复频率的脉冲，脉冲宽度为5.6ps；JiaqiZhou等人在2008年提出一种基于非线性偏振旋转锁模的全保偏光纤激光器，使用法拉第旋光镜补偿激光器内的群速度失配和线性相移，该激光器可以产生耗散孤子，实现了2.9nJ的单脉冲能量和5.9ps的脉冲宽度；Szczepanek等人在2017年提出将三段保偏光纤以特殊的角度熔接，作为实现NPR锁模的人造可饱和吸收体，研制的全保偏光纤激光器可以实现150fs脉宽的超短脉冲输出；WenchaoZhang等人在2018年提出在环形腔激光器中将一些熔接点熔接一定的角度以实现NPR锁模，从而将该类激光器的重复频率提高到了111MHz。但是，这些方案都还没有彻底解决常规锁模光纤激光器不稳定、NPR锁模技术难以在保偏光纤中实现、激光器重复频率难提高等技术问题。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，降低了锁模阈值并提高了重频。本技术提出一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，包括泵浦源、与泵浦源连接的波分复用器、与波分复用器的公共端相连的保偏增益光纤以及与波分复用器的透射端连接的准直器；该激光器还包括：双折射晶体，用于将激光器振荡随机形成的小脉冲光投影到双折射晶体的快轴和慢轴上进行相位偏置，使小脉冲光转换成包括正交的第一偏振光和第二偏振光的正交脉冲光；法拉第旋转器，用于正交脉冲光的偏振方向顺时针旋转45°；二分之一波片，用于对正交脉冲光进行偏振态调节，以将第一偏振光和第二偏振光分别投射到准直器的快轴和慢轴上；与保偏增益光纤相连的法拉第旋光镜，用于将正交脉冲光旋转90°，使正交脉冲的第一偏振光和第二偏振光相互交换传输路径后，顺次经保偏增益光纤、波分复用器、准直器、二分之一波片、法拉第旋转器及双折射晶体传输；偏振分光棱镜，用于将经双折射晶体返回的正交脉冲光产生干涉实现锁模后分成两路；高反射镜，用于将偏振分光棱镜输出的一路透射光反射回线型腔内。在一个优选实施例中，波分复用器和光纤准直器由光纤波分复用准直器代替，泵浦源与光纤波分复用准直器相连。在一个优选实施例中，在偏振分光棱镜与高反射镜之间设置色散元件。在一个优选实施例中，色散元件为光栅对。在一个优选实施例中，光栅对的光栅密度范围为150条/毫米~2000条/毫米。在一个优选实施例中，保偏增益光纤采用大模场面积保偏光纤、掺杂增益保偏光纤、大模场面积双包层保偏光纤或保偏光子晶体光纤。在一个优选实施例中，法拉第旋转器采用薄片式法拉第旋转器，或磁光晶体插入永磁体中构成的法拉第旋转器。在一个优选实施例中，双折射晶体产生的相位偏置大小是双折射晶体的性质和厚度决定，即，其中，为e光的折射率，为o光的折射率，l为双折射晶体的厚度，λ为波长。在一个优选实施例中，保偏增益光纤的长度可调以通过调节保偏增益光纤的长度来调节激光器的腔长。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1、本技术采用二分之一波片将正交的两束偏振光投射到保偏增益光纤的快慢轴上，分别沿着保偏增益光纤的快轴和慢轴传输，采用法拉第旋光镜实现群速度失配和线形相移的补偿；同时，由法拉第旋转器和双折射晶体构成相移单元，正交偏振状态下在快轴传输的光与慢轴传输的光之间产生π/2的相位差，在返回偏振分光棱镜处产生干涉实现锁模，通过相移单元让正交脉冲光发生相移后就大大降低了锁模启动的阈值，从而可以在这种结构中高重频下实现锁模，提高了重频，同时提高了整体的稳定性和可靠性。2、利用光纤波分复用准直器取代常规的波分复用器和光纤准直器，大大缩短了光纤激光器中光纤的长度，简化了激光器系统，提高了耦合功率以及效率，提高了重复频率。3、本技术解决了常规锁模光纤激光器不稳定，NPR锁模技术难以在保偏光纤中实现，激光器重复频率难提高等问题，以使其作为未来工业Burstmode型超快工业激光器的理想的种子光源。4、本技术通过利用超薄空间元件从而可以将线型腔的长度进行极限压缩，线型腔的长度越短重复频率越高，通常锁模阈值较低时候都可以在短腔上实现锁模，就是在重复频率较高的时候实现锁模，因此本技术得到了比用分立光纤保偏元件更高的重频，可达到百兆赫兹量级以上，从而本技术的激光器作为高重频的种子源在未来飞秒放大，脉冲串模式选频都有非常重要的作用，具有极其广阔的运用前景。附图说明图1为本技术公开的线型腔锁模光纤激光器的实施例一的结构示意图。图2为本技术公开的线型腔锁模光纤激光器的实施例二的结构示意图。图3为本技术公开的线型腔锁模光纤激光器的实施例三的结构示意图。图4为本技术公开的线型腔锁模光纤激光器的实施例四的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，包括泵浦源、与泵浦源连接的波分复用器、与波分复用器的公共端相连的保偏增益光纤以及与波分复用器的透射端连接的准直器；其特征在于，该激光器还包括：/n双折射晶体，用于将激光器振荡随机形成的小脉冲光投影到双折射晶体的快轴和慢轴上进行相位偏置，使小脉冲光转换成包括正交的第一偏振光和第二偏振光的正交脉冲光；/n法拉第旋转器，用于正交脉冲光的偏振方向顺时针旋转45°；/n二分之一波片，用于对正交脉冲光进行偏振态调节，以将第一偏振光和第二偏振光分别投射到准直器的快轴和慢轴上；/n与保偏增益光纤相连的法拉第旋光镜，用于将正交脉冲光旋转90°，使正交脉冲的第一偏振光和第二偏振光相互交换传输路径后，顺次经保偏增益光纤、波分复用器、准直器、二分之一波片、法拉第旋转器及双折射晶体传输；/n偏振分光棱镜，用于将经双折射晶体返回的正交脉冲光产生干涉实现锁模后分成两路；/n高反射镜，用于将偏振分光棱镜输出的一路透射光反射回线型腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，包括泵浦源、与泵浦源连接的波分复用器、与波分复用器的公共端相连的保偏增益光纤以及与波分复用器的透射端连接的准直器；其特征在于，该激光器还包括：
双折射晶体，用于将激光器振荡随机形成的小脉冲光投影到双折射晶体的快轴和慢轴上进行相位偏置，使小脉冲光转换成包括正交的第一偏振光和第二偏振光的正交脉冲光；
法拉第旋转器，用于正交脉冲光的偏振方向顺时针旋转45°；
二分之一波片，用于对正交脉冲光进行偏振态调节，以将第一偏振光和第二偏振光分别投射到准直器的快轴和慢轴上；
与保偏增益光纤相连的法拉第旋光镜，用于将正交脉冲光旋转90°，使正交脉冲的第一偏振光和第二偏振光相互交换传输路径后，顺次经保偏增益光纤、波分复用器、准直器、二分之一波片、法拉第旋转器及双折射晶体传输；
偏振分光棱镜，用于将经双折射晶体返回的正交脉冲光产生干涉实现锁模后分成两路；
高反射镜，用于将偏振分光棱镜输出的一路透射光反射回线型腔内。


2.根据权利要求1所述基于相位偏置的线型腔锁模光纤激光器，其特征在于，波分复用器和光纤准直器由光纤波分复用准直器代替，泵浦源与光纤波分复用准直器相连。


3.根据权利要求1所述基于相...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷小权，
申请(专利权)人：佛山帕科斯激光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44