可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器制造技术

一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其包括第一滤波器、第二滤波器及一至两个光放大和光谱展宽器，第一滤波器、一个光放大和光谱展宽器、第二滤波器和另一个光放大和光谱展宽器通过光纤连成环形，或第一滤波器、一个光放大和光谱展宽器和第二滤波器通过光纤连成线型；所述的激光器还包括两个光路切换组件和一条启动支路。本发明专利技术效果：本锁模激光器为一种超短脉冲激光发生器，综合两种传统锁模激光器的优点，利用不同锁模机制的切换可在保证其具有高功率耐受能力和良好环境稳定性前提下实现超短脉冲激光器的自启动。

Self starting nonlinear spectral broadening and shift filtering mode-locked laser

A self-starting nonlinear spectrum broadening and shifting filter mode-locked laser consists of a first filter, a second filter and one or two optical amplifiers and spectrum broadeners, a first filter, an optical amplifier and spectrum broadener, a second filter and another optical amplifier and spectrum broadener connected in a ring through a fiber. Or a first filter, an optical amplifier and a spectrum broadener, and a second filter are connected in a linear form through a fiber; the laser also includes two optical path switching components and a starting branch. The mode-locked laser is an ultra-short pulse laser generator, which integrates the advantages of two traditional mode-locked lasers. The switching of different mode-locked mechanisms can realize the self-starting of ultra-short pulse laser under the premise of ensuring its high power tolerance and good environmental stability.

【技术实现步骤摘要】
可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器
本专利技术属于激光设备
，特别是涉及一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器。
技术介绍
由于超短脉冲激光能够在瞬间提供非常高的峰值功率，能完成普通的激光技术不能完成的工作，因此目前在科学探索、信息、精密加工和医疗等领域已得到广泛用途。而锁模激光器通常是产生超短脉冲激光的常用设备。传统的锁模激光器通常是在普通激光器的腔内加入锁模器来实现的，如图1、图2所示，激光在腔内反射镜1之间来回反射或在环形腔内循环运转，每次都会经过光放大器2和锁模器3。锁模器是一种非线性的损耗器件，它对低功率的光具有高损耗，而对于高功率的光具有低损耗，其具有能通过高功率而削低低功率光信号的功能，这样在锁模激光器腔内的激光功率波动会在锁模器3的作用下不断地放大而形成光脉冲。目前的锁模器通常利用可饱和吸收材料制成的可饱和吸收体来制作，包括半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模器、碳纳米管锁模器、石墨烯锁模器等。这类技术的锁模器便于使用，容易实现自启动，但存在的一个严重的问题是其功率耐受能力差，在长时间高峰值功率光脉冲作用下会老化、烧毁。为克服以上问题，最近新出现了一种新型的锁模激光器——非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其结构如图3、图4及图5所示。这类锁模激光器主要包括第一滤波器4、第二滤波器5及一至两个光放大和光谱展宽器6，如图6所示，第一滤波器4和第二滤波器5的频谱是错开的，即波长失配，没有频谱重叠。当高峰值功率脉冲(中心波长为λ0)在回路中传输的时候，在光放大和光谱展宽器6(具有非线性作用的增益光纤)的作用下产生脉冲放大及光谱展宽，光谱展宽的程度有赖于输入脉冲的峰值功率，峰值功率越高光谱展宽越宽，其光谱会进入第一滤波器4和第二滤波器5的透射范围，使得部分光谱能够通过第一滤波器4和第二滤波器5，从而形成通路，而能够在回路中构成激光，而由于低功率脉冲非线性作用小，透射功率低则不能维持在回路中运行，从原理上实现了非线性损耗(高功率损耗小低功率损耗大)，即锁模器的功能，从而可输出高功率锁模脉冲。由于此类锁模激光器没有使用可饱和吸收锁模器，因而具有功率耐受力强、稳定性、寿命长等优点。但是，由于这种结构的锁模激光器腔内的第一滤波器4和第二滤波器5的光谱偏离，这相当于锁模激光器在低功率情况下的光路是断开的，因此在初始状态下(尚未有脉冲注入时)仅有自发辐射(ASE)存在，其功率远远不能达到非线性频谱展宽的水平，从而无法同时通过两个失配的滤波器，因此更不能产生激光输出。只有从外界注入高功率种子脉冲后，这些脉冲才能在非线性光谱展宽的作用下维持运转，无法自启动限制了非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器的实际应用。由此可见，上述几种锁模激光器在功率耐受能力，环境稳定性和能否自启动方面具有各自的优缺点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器。为了达到上述目的，本专利技术提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器为环形腔结构，包括第一滤波器、第二滤波器及两个光放大和光谱展宽器，其中第一滤波器、一个光放大和光谱展宽器、第二滤波器和另一个光放大和光谱展宽器通过光纤连成环形，并且第一滤波器和第二滤波器具有不同的频谱；所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器还包括两个光路切换组件和一条启动支路；每个光路切换组件上设有两个光路开关；与第一滤波器或第二滤波器相连的两根光纤上分别安装一个光路切换组件，光路切换组件上的一个光路开关与第一滤波器或第二滤波器相连；启动支路由通过光纤连接的第三滤波器和锁模器构成，并且第三滤波器和锁模器分别通过光纤与一个光路切换组件上的另一光路开关相连。所述的第三滤波器和未与光路切换组件相连的第二滤波器或第一滤波器具有相同的频谱。本专利技术提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器为线型腔结构，包括两个反射镜、第一滤波器、第二滤波器及光放大和光谱展宽器，其中一个反射镜、第一滤波器、光放大和光谱展宽器、第二滤波器和另一个反射镜通过光纤依次连成线型，并且第一滤波器和第二滤波器具有不同的频谱；所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器还包括光路切换组件和一条启动支路；光路切换组件上设有两个光路开关，连接在位于光放大和光谱展宽器和第一滤波器或第二滤波器之间的光纤上，其中一个光路开关与第一滤波器或第二滤波器相连；启动支路由通过光纤连接的第三滤波器和锁模器构成，并且锁模器同时通过光纤与光路切换组件上的另一光路开关相连。所述的第三滤波器为反射型滤波器，其和未与光路切换组件相连的第二滤波器或第一滤波器具有相同的频谱。本专利技术提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器具有如下有益效果：本锁模激光器为一种超短脉冲激光发生器，综合两种传统锁模激光器的优点，利用不同锁模机制的切换可在保证其具有高功率耐受能力和良好环境稳定性前提下实现超短脉冲激光器的自启动。本锁模激光器可以工作在传统锁模器以及非线性展宽和偏移滤波两种工作状态下并可以进行无缝切换。且两种工作模式共用绝大部分光路，从而使得启动时的腔内脉冲数量可以控制，避免了采用腔外注入种子光脉冲情况下导致的腔内脉冲不可控的缺点。附图说明图1为已有技术的线型腔结构的锁模激光器结构示意图。图2为已有技术的环型腔结构的锁模激光器结构示意图。图3为已有技术的环型腔结构的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器结构示意图。图4为一种已有技术的线型腔结构的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器结构示意图。图5为另一种已有技术的线型腔结构的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器结构示意图。图6为非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器的滤波器以及脉冲光谱示意图。图7为本专利技术实施例一提供的环形腔结构的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器结构示意图。图8为本专利技术实施例二提供的线型腔结构的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器进行详细说明。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号。实施例一如图7所示，本实施例提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器为环形腔结构，包括第一滤波器4、第二滤波器5及两个光放大和光谱展宽器6，其中第一滤波器4、一个光放大和光谱展宽器6、第二滤波器5和另一个光放大和光谱展宽器6通过光纤连成环形，并且第一滤波器4和第二滤波器5具有不同的频谱；所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器还包括两个光路切换组件7和一条启动支路；每个光路切换组件7上设有两个光路开关；与第一滤波器4或第二滤波器5相连的两根光纤上分别安装一个光路切换组件7，光路切换组件7上的一个光路开关与第一滤波器4或第二滤波器5相连；启动支路由通过光纤连接的第三滤波器8和锁模器9构成，并且第三滤波器8和锁模器9分别通过光纤与一个光路切换组件7上的另一光路开关相连。所述的第三滤波器8和未与光路切换组件7相连的第二滤波器5或第一滤波器4具有相同的频谱。现将本实施例提供的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器的工作原理阐述如下：启动时首先打开光路切换组件7上与启动支路相连的光路开关，由此接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其特征在于：所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器为环形腔结构，包括第一滤波器(4)、第二滤波器(5)及两个光放大和光谱展宽器(6)，其中第一滤波器(4)、一个光放大和光谱展宽器(6)、第二滤波器(5)和另一个光放大和光谱展宽器(6)通过光纤连成环形，并且第一滤波器(4)和第二滤波器(5)具有不同的频谱；所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器还包括两个光路切换组件(7)和一条启动支路；每个光路切换组件(7)上设有两个光路开关；与第一滤波器(4)或第二滤波器(5)相连的两根光纤上分别安装一个光路切换组件(7)，光路切换组件(7)上的一个光路开关与第一滤波器(4)或第二滤波器(5)相连；启动支路由通过光纤连接的第三滤波器(8)和锁模器(9)构成，并且第三滤波器(8)和锁模器(9)分别通过光纤与一个光路切换组件(7)上的另一光路开关相连。

【技术特征摘要】
1.一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其特征在于：所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器为环形腔结构，包括第一滤波器(4)、第二滤波器(5)及两个光放大和光谱展宽器(6)，其中第一滤波器(4)、一个光放大和光谱展宽器(6)、第二滤波器(5)和另一个光放大和光谱展宽器(6)通过光纤连成环形，并且第一滤波器(4)和第二滤波器(5)具有不同的频谱；所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器还包括两个光路切换组件(7)和一条启动支路；每个光路切换组件(7)上设有两个光路开关；与第一滤波器(4)或第二滤波器(5)相连的两根光纤上分别安装一个光路切换组件(7)，光路切换组件(7)上的一个光路开关与第一滤波器(4)或第二滤波器(5)相连；启动支路由通过光纤连接的第三滤波器(8)和锁模器(9)构成，并且第三滤波器(8)和锁模器(9)分别通过光纤与一个光路切换组件(7)上的另一光路开关相连。2.根据权利要求1所述的可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其特征在于：所述的第三滤波器(8)和未与光路切换组件(7)相连的第二滤波器(5)或第一滤波器(4)具有相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史伟，魏淮，
申请(专利权)人：天津欧泰激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12