【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于泵浦与振荡器，具体为谐波锁模光纤激光器同步泵浦与中红外皮秒光参量振荡器。
技术介绍
1、超快中红外激光器在光谱学、遥感探测和生物医疗等领域有着广泛的需求。特别是高重频的超快中红外激光器，更是非线性光学、泵浦探测和生物光子学等领域的重要工具。光学参量振荡器(opo)是产生超快中红外激光的最有效方式，它具有极宽的光谱覆盖和调谐范围、较高的功率输出和良好的稳定性等优点。目前产生高重频超快中红外激光的方式主要有钛宝石激光器同步泵浦opo、谐波泵浦opo和vernier效应泵浦opo，这些方法虽然已经取得了一定的成果，但是都有它们不可避免的缺点。钛宝石激光器通常需要庞大的水冷系统和泵浦系统，并且价格十分昂贵，这极大的限制了其实际应用。对于谐波泵浦和vernier效应泵浦，由于信号光在腔内循环n此后才能碰到下一个泵浦光从而得到放大，因此信号光输出的脉冲幅值十分不均匀，从而影响了产生的中红外激光的脉冲能量和峰值功率的均匀性，还会导致产生的中红外脉冲的信噪比极低。此外，由于只有信号光振荡，输出的闲频光的重复频率并没有得到提升。这些缺点都极大的限制了其应用，是急需解决的。
2、综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：
3、(1)现有的高重频中红外超快激光输出脉冲的振幅十分不均匀，峰值功率和脉冲能量也不均匀，稳定性较差；
4、(2)现有的高重频中红外超快激光的信噪比较低；
5、(3)现有的高重频中红外超快激光输出的闲频光重频并没有提升。
技术实现思路p>
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种稳定性好、重复频率高、输出功率大、易操作的谐波锁模光纤激光器同步泵浦，本专利技术的另一目的是提供一种高重频、高信噪比、可调谐的中红外皮秒光参量振荡器。
2、技术方案：本专利技术所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，包括泵浦源，泵浦源包括谐波锁模掺铒光纤激光器和mopa放大器，谐波锁模掺铒光纤激光器包括第一激光器、第一波分复用器、第一掺铒增益光纤、模式匹配器、高非线性光纤、第一偏振控制器、偏振相关光隔离器、第二偏振控制器、输出耦合器、第一偏振无关光隔离器，第一波分复用器、第一掺铒增益光纤、模式匹配器、高非线性光纤、第一偏振控制器、偏振相关光隔离器、第二偏振控制器、输出耦合器形成环形腔，波分复用器与第一激光器相连，输出耦合器靠近第一波分复用器的一端还与第一偏振无关光隔离器相连；mopa放大器包括第二掺铒增益光纤、第二波分复用器、第二偏振无关光隔离器、第二激光器、包层光剥除器、铒镱共掺光纤、合束器、高功率光隔离器、第三激光器、准直器，第一偏振无关光隔离器、第二掺铒增益光纤、第二波分复用器、第二偏振无关光隔离器、包层光剥除器、铒镱共掺光纤、合束器、高功率光隔离器、准直器顺次连接，第二波分复用器靠近第二偏振无关光隔离器的一端还与第二激光器相连，合束器靠近高功率光隔离器的一端还与第三激光器相连。
3、首次实现了利用谐波锁模光纤激光器同步泵浦光参量振荡器，光参量振荡器输出的中红外超快脉冲不仅在保持高重复频率的同时还具有十分均匀的脉冲强度和信噪比，并且还具有十分紧凑的结构，工作十分稳定，填补了在中红外波段难以实现高重频高信噪比超快可调谐激光的空白。优化了光参量振荡器的泵浦源结构和类型，使用谐波锁模和mopa放大器同步泵浦，具有成本低廉、稳定性好、全光纤化和信噪比高等不可比拟的优点。
4、进一步地，第一激光器、第二激光器均为976nm单模半导体激光器。
5、进一步地，第三激光器为976nm多模半导体激光器。
6、进一步地，输出耦合器的腔内循环振荡与功率输出之比为95:5。
7、进一步地，第一波分复用器、第二波分复用器均为980/1550nm波分复用器。
8、进一步地，第一掺铒增益光纤、第二掺铒增益光纤的长度为2～3m，色散为-20ps/nm/km。
9、本专利技术所述的一种中红外皮秒光参量振荡器，包括设置在同一水平线上的泵浦源、四分之一波片、二分之一波片、用来控制泵浦功率的偏振分束器，偏振分束器与高反镜设置在同一竖向直线上，高反镜、第一平凸透镜、第一平凹镜、mgo:ppln晶体、第二平凹镜、第二平凸镜、反光镜、分光镜设置在同一水平线上。
10、进一步地，泵浦源用于激发光参量振荡过程，包括谐波锁模掺铒光纤激光器和mopa放大器，谐波锁模掺铒光纤激光器包括第一激光器、第一波分复用器、第一掺铒增益光纤、模式匹配器、高非线性光纤、第一偏振控制器、偏振相关光隔离器、第二偏振控制器、输出耦合器、第一偏振无关光隔离器，第一波分复用器、第一掺铒增益光纤、模式匹配器、高非线性光纤、第一偏振控制器、偏振相关光隔离器、第二偏振控制器、输出耦合器形成环形腔，波分复用器与第一激光器相连，输出耦合器靠近第一波分复用器的一端还与第一偏振无关光隔离器相连；mopa放大器包括第二掺铒增益光纤、第二波分复用器、第二偏振无关光隔离器、第二激光器、包层光剥除器、铒镱共掺光纤、合束器、高功率光隔离器、第三激光器、准直器，第一偏振无关光隔离器、第二掺铒增益光纤、第二波分复用器、第二偏振无关光隔离器、包层光剥除器、铒镱共掺光纤、合束器、高功率光隔离器、准直器顺次连接，第二波分复用器靠近第二偏振无关光隔离器的一端还与第二激光器相连，合束器靠近高功率光隔离器的一端还与第三激光器相连。
11、进一步地，反光镜能够分离泵浦光、闲频光。
12、进一步地，分光镜能够分离信号光和闲频光。
13、进一步地，高反镜为1550nm高反镜。
14、工作原理：泵浦光从输入镜子输入，经过晶体后变为信号光和闲频光，信号光经过平凹镜后反射在腔内持续振荡，残余的泵浦光和闲频光直接输出。实现谐波锁模操作的结构为在低色散和高非线性腔内利用非线性偏振旋转技术实现51阶(800mhz)的谐波锁模输出。通过适当调整pc可以很容易的实现谐波锁模激光输出。与种子源连接部分使用偏振无关光隔离器(pi-iso 1)防止回光。将制备的mopa放大器部分与谐波锁模种子源进行连接以实现高功率的脉冲激光输出，可作为光参量振荡器的泵浦源。四分之一波片、二分之一波片和偏振分束器用来控制泵浦功率，1550nm高反镜用来改变泵浦光的传播方向，平凸透镜用来将泵浦光汇聚至100微米以实现腔模匹配，mgo：ppln非线性晶体作为频率变换晶体，平凹镜为信号光高反、泵浦光和闲频光增透，与mgo：ppln非线性晶体共同构成谐振腔。
15、有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
16、1、在光纤激光器中实现了低平均色散和高平均非线性，因此可以十分容易的实现高信噪比高稳定性的谐波锁模激光输出，克服了传统方式实现的中红外可调谐超快激光器输出的脉冲强度不均匀和信噪比低的技术偏见；
17、2、采用的mopa放大为全光纤结构，采用反向泵浦，具有较高的放大效率和输出功率，具有散热好、效率高、稳定性高、易于操作等优点；
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1.一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：包括泵浦源(1)，所述泵浦源(1)包括谐波锁模掺铒光纤激光器和MOPA放大器，所述谐波锁模掺铒光纤激光器包括第一激光器(101)、第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)、第一偏振无关光隔离器(110)，所述第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)形成环形腔，所述波分复用器(102)与第一激光器(101)相连，所述输出耦合器(109)靠近第一波分复用器(102)的一端还与第一偏振无关光隔离器(110)相连；所述MOPA放大器包括第二掺铒增益光纤(111)、第二波分复用器(112)、第二偏振无关光隔离器(113)、第二激光器(114)、包层光剥除器(115)、铒镱共掺光纤(116)、合束器(117)、高功率光隔离器(11
2.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一激光器(101)、第二激光器(114)均为976nm单模半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第三激光器(119)为976nm多模半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述输出耦合器(109)的腔内循环振荡与功率输出之比为95:5。
5.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一波分复用器(102)、第二波分复用器(112)均为980/1550nm波分复用器。
6.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一掺铒增益光纤(103)、第二掺铒增益光纤(111)的长度为2～3m，色散为-20ps/nm/km。
7.一种中红外皮秒光参量振荡器，其特征在于：包括设置在同一水平线上的泵浦源(1)、四分之一波片(2)、二分之一波片(3)、用来控制泵浦功率的偏振分束器(4)，所述偏振分束器(4)与高反镜(5)设置在同一竖向直线上，所述高反镜(5)、第一平凸透镜(6)、第一平凹镜(7)、MgO:PPLN晶体(8)、第二平凹镜(9)、第二平凸镜(10)、反光镜(11)、分光镜(12)设置在同一水平线上。
8.根据权利要求7所述的一种中红外皮秒光参量振荡器，其特征在于：所述泵浦源(1)包括谐波锁模掺铒光纤激光器和MOPA放大器，所述谐波锁模掺铒光纤激光器包括第一激光器(101)、第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)、第一偏振无关光隔离器(110)，所述第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)形成环形腔，所述波分复用器(102)与第一激光器(101)相连，所述输出耦合器(109)靠近第一波分复用器(102)的一端还与第一偏振无关光隔离器(110)相连；所述MOPA放大器包括第二掺铒增益光纤(111)、第二波分复用器(112)、第二偏振无关光隔离器(113)、第二激光器(114)、包层光剥除器(115)、铒镱共掺光纤(116)、合束器(117)、高功率光隔离器(118)、第三激光器(119)、准直器(120)，所述第一偏振无关光隔离器(110)、第二掺铒增益光纤(111)、第二波分复用器(112)、第二偏振无关光隔离器(113)、包层光剥除器(115)、铒镱共掺光纤(116)、合束器(117)、高功率光隔离器(118)、准直器(120)顺次连接，所述第二波分复用器(112)靠近第二偏...
【技术特征摘要】
1.一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：包括泵浦源(1)，所述泵浦源(1)包括谐波锁模掺铒光纤激光器和mopa放大器，所述谐波锁模掺铒光纤激光器包括第一激光器(101)、第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)、第一偏振无关光隔离器(110)，所述第一波分复用器(102)、第一掺铒增益光纤(103)、模式匹配器(104)、高非线性光纤(105)、第一偏振控制器(106)、偏振相关光隔离器(107)、第二偏振控制器(108)、输出耦合器(109)形成环形腔，所述波分复用器(102)与第一激光器(101)相连，所述输出耦合器(109)靠近第一波分复用器(102)的一端还与第一偏振无关光隔离器(110)相连；所述mopa放大器包括第二掺铒增益光纤(111)、第二波分复用器(112)、第二偏振无关光隔离器(113)、第二激光器(114)、包层光剥除器(115)、铒镱共掺光纤(116)、合束器(117)、高功率光隔离器(118)、第三激光器(119)、准直器(120)，所述第一偏振无关光隔离器(110)、第二掺铒增益光纤(111)、第二波分复用器(112)、第二偏振无关光隔离器(113)、包层光剥除器(115)、铒镱共掺光纤(116)、合束器(117)、高功率光隔离器(118)、准直器(120)顺次连接，所述第二波分复用器(112)靠近第二偏振无关光隔离器(113)的一端还与第二激光器(114)相连，所述合束器(117)靠近高功率光隔离器(118)的一端还与第三激光器(119)相连。
2.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一激光器(101)、第二激光器(114)均为976nm单模半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第三激光器(119)为976nm多模半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述输出耦合器(109)的腔内循环振荡与功率输出之比为95:5。
5.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一波分复用器(102)、第二波分复用器(112)均为980/1550nm波分复用器。
6.根据权利要求1所述的一种谐波锁模光纤激光器同步泵浦，其特征在于：所述第一掺铒增益光纤(103)、...
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