一种复合型锁模器系统技术方案

本发明专利技术提供一种复合型锁模器系统，包括第一级锁模单元，所述第一级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第一色散器件、第一锁模器和第二色散器件，所述第一色散器件和所述第二色散器件的色散相反。通过匹配使用色散相反的色散器件使得锁模激光器腔内脉冲在经过锁模器时时域脉宽得到调控，改善了锁模器的性能；并通过锁模单元的不同形式的组合以及实时参量的反馈实现了对锁模总体特性的优化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种复合型锁模器系统，包括第一级锁模单元，所述第一级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第一色散器件、第一锁模器和第二色散器件，所述第一色散器件和所述第二色散器件的色散相反。通过匹配使用色散相反的色散器件使得锁模激光器腔内脉冲在经过锁模器时时域脉宽得到调控，改善了锁模器的性能；并通过锁模单元的不同形式的组合以及实时参量的反馈实现了对锁模总体特性的优化。【专利说明】一种复合型锁模器系统
本专利技术涉及锁模激光器领域，具体涉及一种复合型锁模器系统。
技术介绍
超短脉冲可以完成一般的激光技术所不能完成的工作，在信息、能源、环境和医疗究等领域得到了广泛的应用。产生超短脉冲的光源通常是锁模脉冲激光器，而锁模器是锁模脉冲激光器的核心器件，如图1所示。 锁模器是一种对于不同输入光功率呈现非线性损耗的器件，如图10所示，其基本原理是通过在激光器腔内引入了非线性损耗而对输入的光脉冲产生作用，使脉冲在时域上变得更窄，如图11所示，且可以抑制低功率噪声以及连续波激光的出现。 但是这种非线性损耗特性是在一定的功率范围内保持正常工作的。当脉冲功率超出一定的限度时锁模器就会呈现“过饱和”效应，即当输入光功率进一步增加的时候，损耗不再随功率的增加而减小，反而呈现损耗随功率增加而增大的趋势，如图12所示。进一步增大输入光功率会造成锁模器的损伤，造成锁模激光器系统的性能劣化，主要表现为锁模激光器的脉冲不稳定、混沌以及在腔内出现多脉冲等现象，而无法维持稳定的高功率单脉冲输出。 目前针对“过饱和”效应的策略主要有以下两种: 最直接的方法是制作锁模器件的时候使得器件具有更高的过饱和功率阈值，而这种改变的实现是有难度的，一方面由于工艺限制这种调整对于锁模器过饱和阈值的提高总是有限的，另一方面锁模器一旦制作完成其特性就不能变化，即锁模器不能进行动态优化。 也可以采用级联方法构建复合型锁模器来保证锁模激光器启动和高功率工作特性，但是该方法的实现存在困难，如对于非线性偏振旋转锁模器，可以通过采用多个非线性偏振旋转锁模器进行组合来修改锁模器的非线性饱和吸收特性曲线，使得锁模器能够在相对更宽的功率范围内保持锁模特性，但是该类型的锁模器的特性的设定需要精确调整偏振器件的角度，而激光器腔内的其他器件会带来偏振的不确定性，当环境温度变化以及光纤应力变化时就会造成锁模器特性的变化，尤其这种级联器件当所采用的级联器件的数量增加时就变得更为敏感，而且同时给器件调整造成了的极大困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种复合型锁模器系统，旨在保证锁模器输出稳定的高功率脉冲的前提下实现锁模器的特性可调。 本专利技术采用的技术方案具体为:一种复合型锁模器系统，包括第一级锁模单元，所述第一级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第一色散器件、第一锁模器和第二色散器件，所述第一色散器件和所述第二色散器件的色散相反。 上述复合型锁模器系统还包括第二级锁模单元，所述第二级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第三色散器件、第二锁模器和第四色散器件，所述第三色散器件和所述第四色散器件的色散相反；所述第一级锁模单元和第二级锁模单元组合相连。 上述复合型锁模器系统中，所述第一级锁模单元和第二级锁模单元为级联组合，所述级联组合的方式为:所述第二色散器件与所述第三色散器件相连接。 上述复合型锁模器系统中，所述第一级锁模单元和第二级锁模单元为嵌套组合，所述嵌套组合的方式为:所述第二级锁模单元设于所述第一锁模器与所述第一色散器件之间或者所述第一锁模器与所述第二色散器件之间。 上述复合型锁模器系统还包括第二级锁模单元和第三级锁模单元，所述第二级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第三色散器件、第二锁模器和第四色散器件，所述第三色散器件和所述第四色散器件的色散相反，所述第三级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第五色散器件、第三锁模器和第六色散器件，所述第五色散器件和所述第六色散器件的色散相反；所述第一级锁模单元、所述第二级锁模单元和所述第三级锁模单元相连接。 上述复合型锁模器系统中，所述第二级锁模单元和第三级锁模单元嵌套组合，所述嵌套组合的方式为:所述第三级锁模单元设于所述第二锁模器与所述第三色散器件之间或者所述第二锁模器与所述第四色散器件之间，所述第二级锁模单元和第三级锁模单元组合为第四级锁模单元，所述第一级锁模单元和所述第四级锁模单元级联组合，所述级联组合的方式为:所述第二色散器件与所述第三色散器件相连。 上述复合型锁模器系统中，所述第二级锁模单元和第三级锁模单元级联组合，所述级联组合的方式为:所述第四色散器件与所述第五色散器件相连，所述第二级锁模单元和第三级锁模单元组合为第四级锁模单元，所述第一级锁模单元和所述第四级锁模单元嵌套组合，所述嵌套组合的方式为:所述第四级锁模单元设于所述第一锁模器与所述第一色散器件之间或者所述第一锁模器与所述第二色散器件之间。 上述复合型锁模器系统还包括色散调控装置，所述色散调控装置与锁模单元相连接。 上述复合型锁模器系统中，锁模单元设有耦合器，所述色散调控装置与耦合器以及锁模器两侧的色散器件相连，所述色散调控装置通过耦合器来监测激光器腔内的脉冲参量变化，根据脉冲参量变化动态调整每个锁模器两侧的色散器件的色散量。 本专利技术产生的有益效果是: 本专利技术的锁模系统通过色散器件将进入锁模器的脉冲进行时域展宽(压缩)脉冲经过锁模器之后再由反向啁啾器件对脉冲压缩(拉伸)；对进入锁模器的脉冲进行拉伸和压缩处理，实现了对锁模器特性的优化，并利用不同形式的组合以及更进一步的实时参量反馈实现了对锁模总体特性的优化，提高了锁模激光器在具有高脉冲功率时的稳定性，通过锁模单元之间的组合，可以保证脉冲瞬时功率较低时仍可以提供足够的损耗变化量，保证了自启动性能。 【专利附图】【附图说明】 当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本专利技术。此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。 图1为基本锁模激光器的结构示意图； 图2为本专利技术一种脉冲啁啾锁模器的结构示意图； 图3为增加色散器件前后的锁模器损耗曲线对比图； 图4为本专利技术一种级联组合方式的复合型锁模器系统的结构示意图； 图5为本专利技术一种嵌套组合方式的复合型锁模器系统的结构示意图； 图6为本专利技术一种嵌套和级联联合组合方式的复合型锁模器系统的结构示意图； 图7为本专利技术另一种嵌套和级联联合组合方式的复合型锁模器系统的结构示意图； 图8为本专利技术一种自动参量实时控制的锁模器系统的结构示意图； 图9为多个锁模单元组合构造任意所需的锁模特性曲线的原理示意图； 图10为基本锁模器的非线性损耗曲线图； 图11为脉冲经过基本锁模器前后的形状变化曲线图； 图12为传统的基本锁模激光器损耗过饱和的曲线图。 其中: 图3中的实线为增加色散器件之前的锁模器损耗曲线，虚线为增加色散器件之后的锁模器损耗曲线。 图11中的实线为经过锁模器之前的脉冲形状，虚线为经过锁模器之后的脉冲形状。 【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。 传统的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型锁模器系统，其特征在于，包括第一级锁模单元，所述第一级锁模单元包括沿激光脉冲进入方向依次设置的第一色散器件、第一锁模器和第二色散器件，所述第一色散器件和所述第二色散器件的色散相反。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏淮，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11