一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器制造技术

技术编号:35494828 阅读:22 留言:0更新日期:2022-11-05 16:52
本发明专利技术公开了一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,涉及光纤激光器技术领域,该激光器为环形腔结构且包括光学平台、半导体泵浦源、依次形成光回路的波分复用器、掺铒石英光纤、偏振无关隔离器、作为脉冲调制器件的折射率阶跃型变化的多模光纤可饱和吸收体、色散补偿光纤和输出耦合器;所述掺铒石英光纤用于产生激光所需的反转粒子数;偏振无关隔离器用于保证光回路内激光单向运转的,所述色散补偿光纤用于调整激光腔色散参量;所述输出耦合器用于激光输出和监测。本发明专利技术为更低纳秒量级脉冲光纤激光的产生,提供了一种正色散区工作的掺铒锁模光纤激光器。促进了全光纤、高集成、高稳定的大能量掺铒纳秒光纤激光器的实用化发展。展。展。

【技术实现步骤摘要】
一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器


[0001]本专利技术涉及光纤激光器
,具体是一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器。

技术介绍

[0002]纳秒量级脉冲激光在雷达、材料加工、生物医疗等领域有重要用途。尤其是全光纤化结构的纳秒光纤激光器,具有优于固体激光器及半导体激光器的光束质量、能量密度、集成性,且光纤激光器自身的色散、非线性以及偏振态等特性使其在脉冲产生及优化方面具有独特优势。目前,基于可饱和吸收体的被动调Q与被动锁模技术因具有结构紧凑、成本低廉、性能稳定、操作简单等优势,是获取全光纤纳米激光器的一种有效方式。和被动调Q技术比,优化设计的被动锁模光纤激光方案更容易获取脉冲宽度为几纳秒量级的脉冲激光。
[0003]在被动锁模光纤激光器中获取纳秒激光,一方面需要能够产生及稳定维持纳秒激光运转的可饱和吸收体,其性能如何对脉冲的形成与运转至关重要。另一方面,需要对锁模光纤激光腔内的色散及非线性进行调控,在合理的锁模机制内产生大能量的纳秒激光。
[0004]对于可饱和吸收体,目前被动锁模光纤激光器常用的可饱和吸收体有半导体可饱和吸收镜、碳纳米管、金属及过度金属氧化物纳米材料、以及以石墨烯、黑磷为代表的各种新型二维材料。但这些材料类可饱和吸收体普遍存在损伤阈值低、长期使用下的性能退化、全光纤化设计需要进行特殊工艺处理等问题,影响锁模激光性能的同时,增加应用成本。
[0005]对于锁模光纤激光腔内的色散进行调控,在掺铒锁模光纤激光器内引入大的正色散,进而在色散管理腔内获取耗散孤子脉冲过程中,脉冲在腔内被周期性展宽和压缩,可有效降低腔内峰值功率和非线性相移的累积,相比传统负色散区的孤子锁模掺铒光纤激光器,其单脉冲能量可提高一个数量级以上。这其中,如果在激光腔内利用色散补偿光纤引入大的正色散,除了可提高腔的色散,还会积累一定的非线性,利于纳秒激光产生。目前,对于在正色散区的掺铒光纤激光器中,产生脉冲宽度低于十纳秒的光纤激光还显有报道。
[0006]基于上述思想,有必要提出一种具有高损伤阈值、高稳定性以及真正全光纤化的可饱和吸收体器件,用于大能量纳秒激光的启动开关。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,以解决
技术介绍
中的问题。
[0008]为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,该激光器为环形腔结构且包括光学平台、半导体泵浦源、依次形成光回路的波分复用器、掺铒石英光纤、偏振无关隔离器、作为脉冲调制器件的折射率阶跃型变化的多模光纤可饱和吸收体、色散补偿光纤和输出耦合器;所述掺铒石英光纤用于产生激光所需的反转粒子数;偏振无关隔离器用于保证光回路内激光单向运转的,所述色散补偿光纤用于调整激光腔色散参量;所述输出耦合器用于激
光输出和监测;其中,掺铒石英光纤一端与波分复用器公共端相连,另一端与偏振无关隔离器相连;半导体泵浦源通过波分复用器将泵浦激光耦合进入增益介质

掺铒石英光纤中,在掺铒石英光纤中产生信号激光的受激辐射光放大,并在环形腔中形成振荡,进而产生激光;光学平台为两个并能够移动,折射率阶跃型变化多模光纤可饱和吸收体的两端分别固定在两个可移动的光学移动平台上,并对多模光纤的曲率半径进行调整,进而调控多模光纤内的光场参数。
[0009]在上述技术方案的基础上,本专利技术还提供以下可选技术方案:在一种可选方案中:所述半导体泵浦源、波分复用器、掺铒石英光纤、偏振无关隔离器、折射率阶跃型变化的多模光纤可饱和吸收体器件、色散补偿光纤和输出耦合器均采用光纤熔接机进行熔接,形成全光纤光回路。
[0010]在一种可选方案中:所述输出耦合器的直接输出端与耦合输出端的分光比为10:90,90%端口将激光耦合进入腔内继续传输,10%端口为激光获取端。
[0011]在一种可选方案中:所述半导体泵浦源的输出波长为976nm。
[0012]在一种可选方案中:所述波分复用器的信号端、偏振无关隔离器、输出耦合器的工作波长均在1500nm

1600nm波段范围内。
[0013]在一种可选方案中:所述色散补偿光纤的长度大于20m。
[0014]在一种可选方案中:所述多模光纤可饱和吸收体由一段折射率阶跃型变化多模光纤两端分别熔接普通单模光纤构成,用于脉冲激光的调制。
[0015]相较于现有技术,本专利技术的有益效果如下:1.本专利技术为光通信波段用锁模光纤激光器的实现提供了一种新的可饱和吸收体器件。
[0016]2.所述可饱和吸收体为真正全光纤化结构,制作容易,成本地、损伤阈值高,使用寿命长,能够适用于大能量脉冲光纤激光产生。和折射率渐变型多模光纤可饱和吸收体相比,具有更长的自聚焦长度,在制作可饱和吸收体的过程中,多模光纤的长度更容易控制。
[0017]3.本专利技术为更低纳秒量级脉冲光纤激光的产生,提供了一种正色散区工作的掺铒锁模光纤激光器。促进了全光纤、高集成、高稳定掺铒纳秒光纤激光器的实用化发展。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实例中的纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器结构示意图。
[0019]图2为本专利技术实例中多模光纤可饱和吸收体器件的可饱和吸收曲线图。
[0020]图3为本专利技术实例中纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器输出的光谱。
[0021]图4为本专利技术实例中纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器的脉冲序列图。
[0022]图5为本专利技术实例中纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器的脉冲宽度图。
[0023]图6为本专利技术实例中耗散孤子掺铒光纤激光器输出激光的射频频谱图。
[0024]附图标记注释:半导体泵浦源1、波分复用器2、掺铒石英光纤3、偏振无关隔离器4、多模光纤可饱和吸收体5、光学平台6、输出耦合器8、色散补偿光纤9。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对
本专利技术进行进一步详细说明;在附图或说明中,相似或相同的部分使用相同的标号,并且在实际应用中,各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本专利技术所列举的各实施例仅用以说明本专利技术,并非用以限制本专利技术的范围。对本专利技术所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本专利技术的精神与范围。
[0026]在一个实施例中,如图1所示,一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,其中,该激光器为环形腔结构且包括光学平台6、半导体泵浦源1、依次形成光回路的波分复用器2、掺铒石英光纤3、偏振无关隔离器4、作为脉冲调制器件的折射率阶跃型变化的多模光纤可饱和吸收体5、色散补偿光纤9和输出耦合器8;所述掺铒石英光纤3用于产生激光所需的反转粒子数;偏振无关隔离器4用于保证光回路内激光单向运转的,所述色散补偿光纤9用于调整激光腔色散参量;所述输出耦合器8用于激光输出和监测;其中,掺铒石英光纤3一端与波分复用器2公共端相连,另一端与偏振无关隔离器4相连;半导体泵浦源1通过波分复用器2将泵浦激光耦合进入增益介质...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,其特征在于,该激光器为环形腔结构且包括光学平台、半导体泵浦源、波分复用器、作为脉冲调制器件的折射率阶跃型变化的多模光纤可饱和吸收体,以及掺铒石英光纤,用于产生激光所需的反转粒子数;偏振无关隔离器,用于保证光回路内激光单向运转;色散补偿光纤,用于调整激光腔色散参量;输出耦合器,用于激光输出和监测;其中,掺铒石英光纤一端与波分复用器公共端相连,另一端与偏振无关隔离器相连;半导体泵浦源通过波分复用器将泵浦激光耦合进入增益介质

掺铒石英光纤中,在掺铒石英光纤中产生信号激光的受激辐射光放大,并在环形腔中形成振荡,进而产生激光;光学平台为两个并能够移动,折射率阶跃型变化多模光纤可饱和吸收体的两端分别固定在两个可移动的光学移动平台上,并对多模光纤的曲率半径进行调整,进而调控多模光纤内的光场参数。2.根据权利要求1所述的正色散区纳秒耗散孤子掺铒光纤激光器,其特征在于,所述半导体泵浦源、波分复用器、掺铒石英光纤、偏振无关隔离器、折射率阶...

【专利技术属性】
技术研发人员:李楠王爱军张文颖郭明冯悦姝李宏李鑫伟李美萱
申请(专利权)人:吉林工程技术师范学院
类型:发明
国别省市:

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