一种自脉冲激光器及脉冲产生方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种自脉冲激光器及脉冲产生方法。自脉冲激光器包括泵浦源、偏振控制器、环行器、光纤和光学微腔；光纤包括锥状结构，光纤通过锥状结构与光学微腔耦合；光学微腔包括衬底和位于衬底一侧的支撑柱和腔体；泵浦源出射的泵浦光经过偏振控制器和环行器后耦合入光纤；偏振控制器用于调节泵浦光的偏振方向；泵浦光通过锥状结构耦合入光学微腔，通过调整锥状结构与光学微腔的距离来改变泵浦光与光学微腔的耦合强度，泵浦光在光学微腔中交替产生布里渊散射和热光效应，形成自脉冲振荡。本发明专利技术实施例的技术方案，利用布里渊散射和热光效应产生的新型弛豫振荡现象，且所用的光学微腔工艺流程简单，降低了自脉冲激光产生的难度。生的难度。生的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种自脉冲激光器及脉冲产生方法


[0001]本专利技术实施例涉及激光技术，尤其涉及一种自脉冲激光器及脉冲产生方法。

技术介绍

[0002]回音壁型光学微腔有超高的品质因子和较低的模式体积，可以将光束缚在微腔内，增强光与物质的相互作用，极大的推进了光腔力学，腔量子力学，克尔光梳，窄线宽激光器，集成光子学等领域的研究。
[0003]基于光学微腔产生的布里渊激光器因其良好的窄线宽特性，广泛用于研究微波光子学，集成陀螺仪，高性能光频梳等方面。依据激光输出时域特性的不同，可以分将激光划分为连续激光和脉冲激光。目前广泛应用在光学微腔内产生的布里渊激光都属于连续激光，而缺少脉冲激光。自脉冲的布里渊激光在光学微光中往往难以实现，主要原因是在光学微腔中产生自脉冲的激光系统结构复杂，操作困难。此外，为了在光学微腔中得到自脉冲激光使用的光学微腔样品的制备困难，不易广泛推广等因素的存在，使得基于光学微腔的自脉冲激光的生产面临难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种自脉冲激光器及脉冲产生方法，以实现降低自脉冲激光的生产难度，简化了微腔内生产自脉冲激光的工艺流程。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种自脉冲激光器，包括：泵浦源、偏振控制器、环行器、光纤和光学微腔；
[0006]所述泵浦源的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述环行器的第一端连接，所述环行器的第二端与所述光纤连接；
[0007]所述光纤从所述环行器的第二端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；
[0008]其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和腔体；
[0009]所述泵浦源出射的泵浦光经过所述偏振控制器和所述环行器后耦合入所述光纤；
[0010]所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向；
[0011]所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔，通过调整所述锥状结构与所述光学微腔的距离来改变所述泵浦光与所述光学微腔的耦合强度，所述泵浦光在所述光学微腔中交替产生布里渊散射和热光效应，形成自脉冲振荡；
[0012]所述自脉冲振荡产生的脉冲光耦合入所述光纤，并从所述环行器的第二端输入，从所述环行器的第三端输出。
[0013]可选的，还包括设置于所述泵浦源和所述偏振控制器之间的光放大器，所述光放大器用于将所述泵浦光放大。
[0014]可选的，所述光放大器为半导体光放大器；
[0015]所述自脉冲激光器还包括第一准直器、光隔离器和第二准直器；
[0016]所述第一准直器、所述半导体光放大器、所述光隔离器和所述第二准直器在所述泵浦源和所述偏振控制器之间沿光路依次排列；
[0017]所述第一准直器的输入端与所述泵浦源的输出端耦合，用于将所述泵浦光准直后输入所述半导体光放大器；
[0018]所述半导体光放大器用于将所述泵浦光放大；
[0019]所述光隔离器用于使放大后的泵浦光单向传输；
[0020]所述第二准直器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接。
[0021]可选的，所述光放大器为光纤放大器；
[0022]所述泵浦源与所述光纤放大器的输入端连接；
[0023]所述光纤放大器的输出端与所述偏振控制器连接。
[0024]可选的，所述的自脉冲激光器还包括耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、示波器以及光谱仪；
[0025]从所述光学微腔延伸出的所述光纤与所述第一光电探测器连接，所述耦合器的输入端与所述环行器的第三端连接，所述耦合器的第一输出端与所述第二光电探测器连接，第二输出端与所述光谱仪连接，所述光谱仪用于测量所述耦合器的第二输出端的输出光谱，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器均与所述示波器连接，所述示波器用于输出所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测的时域波形。
[0026]可选的，所述光纤与所述光学微腔集成于同一基片衬底上。
[0027]可选的，所述泵浦源包括固定波长的激光器。
[0028]可选的，所述光学微腔的衬底材料包括硅，所述腔体的材料包括二氧化硅。
[0029]第二方面，本专利技术实施例还提供一种脉冲产生方法，利用上述的自脉冲激光器输出脉冲，包括：
[0030]泵浦源输出泵浦光，所述泵浦光通过光纤耦合入光学微腔；
[0031]调节所述泵浦光的功率和偏振态，使所述泵浦光在所述光学微腔交替产生布里渊散射和热光效应，形成自脉冲振荡输出脉冲。
[0032]本专利技术实施例提供的自脉冲激光器，包括泵浦源、偏振控制器、环行器、光纤和光学微腔；其中，光学微腔的光纤包括锥状结构，光纤可以通过锥状结构和光学微腔进行耦合，光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和腔体。泵浦光通过光纤中的锥状结构耦合进入光学微腔，通过调节锥状结构与光学微腔的距离来改变泵浦光和光学微腔的耦合效率，当泵浦光功率超过布里渊散射的阈值时，先在光学微腔中产生布里渊散射；随着布里渊激光的产生，光学微腔的腔内能量增加，光学微腔的温度上升，导致腔模发生热红移，同时泵浦光频率失谐量增大；然后受激布里渊散射产生的斯托克斯光场随泵浦光频率失谐量的变化而发生变化，当泵浦光频率失谐量过大时，布里渊激光就会消失；随着布里渊激光的消失，光学微腔冷却，腔模会回到初始的位置，完成一次自脉冲振荡后准备开始下一周期的自脉冲振荡，进而实现了在光学微腔片上的自脉冲布里渊激光。本实施例提供的自脉冲激光器，所采用的光学微腔中工艺流程简单，降低了自脉冲激光产生的难度，进一步的拓宽了自脉冲布里渊激光在激光雷达和测距方面的应用。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种自脉冲激光器的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的另一种自脉冲激光器的结构示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例提供的另一种自脉冲激光器的结构示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的另一种自脉冲激光器的结构示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例提供的另一种自脉冲激光器的结构示意图；
[0038]图6为本专利技术实施例提供的一种光学微腔的结构示意图；
[0039]图7为本专利技术实施例提供的一种脉冲产生方法的流程示意图；
[0040]图8为本专利技术实施例中泵浦光和布里渊激光的透射谱的示意图；
[0041]图9为本专利技术实施例中光谱仪采集泵浦光和布里渊激光的光谱示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0043]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。需要注意的是，本专利技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自脉冲激光器，其特征在于，包括泵浦源、偏振控制器、环行器、光纤和光学微腔；所述泵浦源的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述环行器的第一端连接，所述环行器的第二端与所述光纤连接；所述光纤从所述环行器的第二端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和腔体；所述泵浦源出射的泵浦光经过所述偏振控制器和所述环行器后耦合入所述光纤；所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向；所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔，通过调整所述锥状结构与所述光学微腔的距离来改变所述泵浦光与所述光学微腔的耦合强度，所述泵浦光在所述光学微腔中交替产生布里渊散射和热光效应，形成自脉冲振荡；所述自脉冲振荡产生的脉冲光耦合入所述光纤，并从所述环行器的第二端输入，从所述环行器的第三端输出。2.根据权利要求1所述的自脉冲激光器，其特征在于，还包括设置于所述泵浦源和所述偏振控制器之间的光放大器，所述光放大器用于将所述泵浦光放大。3.根据权利要求2所述的自脉冲激光器，其特征在于，所述光放大器为半导体光放大器；所述自脉冲激光器还包括第一准直器、光隔离器和第二准直器；所述第一准直器、所述半导体光放大器、所述光隔离器和所述第二准直器在所述泵浦源和所述偏振控制器之间沿光路依次排列；所述第一准直器的输入端与所述泵浦源的输出端耦合，用于将所述泵浦光准直后输入所述半导体光放大器；所述半导体光放大器用于将所述泵浦光放大；所述光隔离器用于使放大后的泵浦光单向传输；所述第二准直器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜校顺，雷书鉴，覃迎春，丁舒林，白燕，张孟华，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：