在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法技术

技术编号:19125203 阅读:12 留言:0更新日期:2018-10-10 06:49
本发明专利技术公开了在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法。该方法通过将激光器谐振腔中的一段有源光纤或无源光纤的一端抛成镜面,并固定在多维调整架上。将带有铜散热片的半导体可饱和吸收镜安装在固定支架上,通过旋转多维调整架中转动平台的千分尺,机械调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,从而同步调谐激光波长和重复频率。本发明专利技术与传统的使用压电陶瓷或光纤光栅的方法相比,装置更加简单紧凑。通过旋转多维调整架中转动平台的千分尺,即可实现激光波长和重复频率的高精度同步调谐,调谐重频范围可达1MHz。这种调谐方法简单,容易实现。本发明专利技术可适用于精密气体探测、气体光谱分析、频率标定、非线性生物光子学等领域。

【技术实现步骤摘要】
在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法
本专利技术涉及被动锁模激光器领域,具体涉及在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法。
技术介绍
飞秒激光的波长和重复频率可调谐特性将其应用拓展到精密气体探测、气体光谱分析、频率标定、非线性生物光子学等领域。实现锁模飞秒激光的波长和重频可调谐可以按照主动锁模和被动锁模这两种类型分为两个思路。对于主动锁模激光器,改变电信号调制的频率来改变飞秒脉冲的重复频率,能直接实现激光波长在一定范围内可调谐。这种方法的优点是调谐范围大(对重复频率)、操作直观。但是,由于引入了复杂的电学设备,它无疑将增加成本和系统的复杂性。对于被动锁模激光器,因为被动锁模本身不需要外接电调制信号,系统结构简单,所以可以直接通过调控光学元件,如激光谐振腔或者增益,来实现重频和波长的可调谐。目前在被动锁模激光器实现调谐的方法主要有两个。一是通过改变系统偏振态来改变谐振腔内由光学器件引入的偏振损耗,调节腔内功率,最终实现对输出波长和重频的调节。但这种调谐非常有限,波长的可调谐范围非常小,重频的变化更是微弱到可以忽略。二是通过改变激光增益光纤或者反射光栅的温度来调控激光腔的腔长或者反射波长,进而改变重复频率和激光波长。但是这种由于温度变化引起的腔长变化往往在微米量级,应用于重频在几十兆赫兹的常规被动锁模激光器上时,由于谐振腔腔长普遍在十米到几十米的范围内,腔长的相对变化极其微小,调节的重复频率范围非常有限。此外,改变反射光栅的办法很难实现激光波长和重复频率的同步调谐,这在一定程度上影响了实际应用。在上述背景下,本专利技术提出了一种可同步调谐激光波长和重复频率、可获得较大调谐范围的新方法。本方法非常简单、容易实现,仅需要机械调整一段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度。本方法不受腔长的限制,适用于所有被动锁模飞秒激光器,但特别对于超短腔(<10cm)的被动锁模飞秒激光器,其调谐的范围和敏感度可以大幅度提升,因此更适合于高重频飞秒激光的输出波长和重复频率。总之,本方法为飞秒激光波长和重复频率的调谐提供了新的思路,具有较大应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提出了在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其对飞秒激光波长和重复频率的调谐范围远大于常规的对被动锁模激光器的调谐方法,且非常简单,容易实现。本专利技术通过以下方案实现。在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其将激光谐振腔中的一段光纤和半导体可饱和吸收镜分别固定在多维调整架上,旋转多维调整架中转动平台的千分尺,调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,从而实现激光波长和重复频率的调谐。进一步的,所述一段光纤为有源光纤或无源光纤。进一步的,所述重复频率的调节范围为0到1MHz。进一步的,本专利技术所述的方法采用的装置,包括从左到右依次是激光二极管、偏振控制器、波分复用器、二色镜、穿一段光纤的陶瓷管、半导体可饱和吸收镜,还包括隔离器和多维调整架;波分复用器还与隔离器连接,隔离器的输出作为激光输出端;穿一段光纤的陶瓷管安装在多维调整架上。进一步的,陶瓷管的内径与光纤的外径相同,一段光纤穿于陶瓷管内;陶瓷管的端面磨平后经过镜面抛光处理。进一步的,本专利技术所述的方法采用的另一装置,包括顺时针方向依次是激光二极管、波分复用器、增益光纤、耦合器的输出作为激光输出端、隔离器、偏振控制器、环形器,还包括穿一段光纤的玻璃管、多维调整架和半导体可饱和吸收镜;环形器还与波分复用器、穿一段光纤的玻璃管的一端连接;穿一段光纤的玻璃管安装在多维调整架上;穿一段光纤的玻璃管的另一端与半导体可饱和吸收镜连接。本专利技术将利用可饱和吸收体被动锁模的激光器谐振腔中的一段有源光纤或无源光纤的一端抛成镜面,并固定在多维调整架上。将半导体可饱和吸收镜安装在固定支架上,通过旋转多维调整架中转动平台的千分尺,机械调整所述一段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,从而同步调谐被动锁模激光的波长和重复频率。重复频率的调谐范围可高达1MHz。与现有技术相比,本专利技术具有以下优点:本专利技术调谐被动锁模激光器的激光波长和重复频率的方法非常简单,易于实施。只需要通过机械方式旋转多维调整架中转动平台的千分尺,即可实现激光波长和重复频率的高精度同步调谐,重频的调节范围更是高达1MHz。与使用压电陶瓷或光纤光栅的方法相比,此方法的装置更加简单紧凑。本专利技术适用范围广,不受激光器波长的限制,同时适用于保偏结构的被动锁模激光腔和非保偏的被动锁模激光腔。附图说明图1为本专利技术实施例1中的耦合角度调谐结构图。图2为本专利技术实施例2中的耦合角度调谐结构图。图3为本专利技术实施例中的耦合角度调谐原理图。图4为测试例中的激光波长随着耦合角度的演化图。图5为测试例中的重复频率随着耦合角度的演化图。图6为测试例中的激光波长图。图7为测试例中的激光波长局部放大图。图8为测试例中的脉冲宽度图。具体实施方式下面结合实施例及附图,对本专利技术做进一步的详细说明。但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1图1为本实施例的被动锁模激光器的飞秒激光波长和重复频率可调的结构图,从左到右依次是激光二极管1、偏振控制器2、波分复用器7、二色镜3、穿一段光纤的陶瓷管8、半导体可饱和吸收镜4,波分复用器7还与隔离器6连接,隔离器6的输出作为激光输出端5;穿一段光纤的陶瓷管8安装在多维调整架9上。其中多维调整架可以采用日本神津精机(KOHZU)的手动精密调心单元,通过调节多维调整架的精度0.0059°的θy轴,使穿一段光纤的陶瓷管8与半导体可饱和吸收镜4的相对角度逐渐改变,即可实现激光波长和重复频率的同步可调。其中陶瓷管的内径与光纤的外径相同,一段光纤穿于陶瓷管内。陶瓷管的端面磨平后进行镜面抛光处理,将抛光后的陶瓷管固定于多维调整架9。二色镜对泵浦光的透过率为95%,对信号光的透过率为5%。通过旋转多维调整架9中转动平台的千分尺,机械调整穿一段光纤的陶瓷管8和半导体可饱和吸收镜4的耦合角度,从而同步调谐激光波长和重复频率。实施例2图2为本实施例的被动锁模激光器的飞秒激光波长和重复频率可调的结构图,顺时针方向依次是激光二极管1、波分复用器7、增益光纤10、耦合器11的输出作为激光输出端5、隔离器6、偏振控制器2、环形器12,环形器12还与波分复用器7、穿无源光纤的玻璃管13的一端连接,穿无源光纤的玻璃管13安装在多维调整架9上,穿无源光纤的玻璃管13的另一端与半导体可饱和吸收镜4连接。其中,玻璃管的内径与光纤的外径相同,光纤穿于玻璃管内。玻璃管的端面磨平后进行镜面抛光处理,将抛光后的玻璃管固定于多维调整架9。耦合器11采用95:5的耦合比,耦合器11的5%输出作为激光输出端5,系统信号光的输出为5%。通过旋转多维调整架9中转动平台的千分尺,机械调整穿无源光纤的玻璃管13和半导体可饱和吸收镜4的耦合角度,从而同步调谐激光波长和重复频率。测试例:以下测试例主要针对实施例进行测试。测试例中,机械调整一段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,实现同步调谐被动锁模激光器的激光波长和重复频率理论机理如下:图3为本专利技术实施例中的耦合角度调谐原理图。由于旋转多维调整架中转动平台的千分尺,穿一段光纤的陶瓷管端面和半导体可饱和吸收镜会存在耦合角度和空气间本文档来自技高网
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在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法

【技术保护点】
1.在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其特征在于将激光谐振腔中的一段光纤和半导体可饱和吸收镜分别固定在多维调整架上,旋转多维调整架中转动平台的千分尺,调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,从而实现激光波长和重复频率的调谐。

【技术特征摘要】
1.在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其特征在于将激光谐振腔中的一段光纤和半导体可饱和吸收镜分别固定在多维调整架上,旋转多维调整架中转动平台的千分尺,调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度,从而实现激光波长和重复频率的调谐。2.根据权利要求1所述的在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其特征在于所述一段光纤为有源光纤或无源光纤。3.根据权利要求1所述的在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法,其特征在于所述重复频率的调节范围为0到1MHz。4.实现权利要求1~3任一项所述的方法的装置,其特征在于包括从左到右依次是激光二极管(1)、偏振控制器(2)、波分复用器(7)、二色镜(3)、穿一段光纤的陶瓷管(8)、半导体可饱和吸收镜(4),还包括隔离器(6)和多维调整架(9);波分复用器(...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨中民周毅程辉辉乔田林巍王文龙郭元锴刘逸才
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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