本发明专利技术公开了一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源以及由波分复用器、掺镱单模增益光纤、两个光纤耦合器、三个光纤准直器、四个高反镜、四个透射光栅、偏振无关光隔离器、偏振控制器、可饱和吸收装置、单模光纤和空间光路构成激光环形腔，整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分。本发明专利技术在单模掺镱增益光纤上实现了锁模激光输出，直接输出450fs，腔外压缩输出198fs的锁模飞秒脉冲激光，为基于新型材料可饱和吸收体窄脉宽激光的获得提供了可行性的方案。其结构简单小巧、成本较低，具有高重复频率、直接飞秒量级的脉冲输出，可广泛应用于科研、工业等领域，具有较好的应用前景和商业价值。
【技术实现步骤摘要】
基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器
本专利技术属于激光器
，涉及光纤激光器，特别涉及一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器。
技术介绍
自从1960年世界上第一台红宝石激光器诞生开始，激光器的发展一直推动着科学、社会各个方面的不断发展。特别是近年来，随着具有结构紧密，稳定性优异，成本低，散热效果优异，光电转换效率高特点的光纤激光器的出现，光纤激光器领域引起了研究者们的极大关注和兴趣。其中，利用半导体激光器为泵浦源的掺镱光纤激光器以吸收增益谱宽，高的转换效率，容易实现锁模和输出光处于通讯波段等优点备受瞩目。超短脉冲光纤激光器是激光器研究领域的一个重要组成部分，由于其具有极高的峰值功率、超短的持续时间、极宽的光谱等优异的光学特性，在生物光学，生物医学技术，光学测量，光学微加工，光通讯，国防军事安全等领域都有重要的应用。单壁碳纳米管是一种具有特殊的空间结构，独特的光学和电学性能的材料，在新型超级电容器、光学传感器、纳米光学器件等方面有了广泛的研究。单壁碳纳米管还拥有优秀的可饱和吸收特性，另外它的恢复时间极短，这就支撑它可以产生飞秒级的脉冲、饱和光强低，是作为被动锁模可饱和吸收装置的优秀锁模材料。但是，目前的研究中，在基于新型材料饱和吸收体锁模光纤激光器领域中只涉及了在1微米波段全正色散耗散孤子的激光器的搭建和研究，这一方面极大的限制了更窄脉宽脉冲激光的获得，另一方面，单一的孤子类型也极大地限制了基于新型可饱和吸收体的锁模光纤激光在其他领域对于多种孤子类型单壁碳纳米管掺镱激光器的需求，所以对色散进行管理从而得到窄脉宽超短脉冲激光器变得迫在眉睫。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术旨在得到一种结构简单、紧凑，成本低廉，可以实现自启动锁模的利用单壁碳纳米管作为可饱和吸收体的飞秒脉冲锁模光纤激光器，从而产生百飞秒锁模脉冲激光输出，为利用单壁碳纳米管在1微米波段百飞秒锁模脉冲激光器提供一种可行方案。为实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源，其特征在于，还包括由波分复用器、掺镱单模增益光纤、两个光纤耦合器、三个光纤准直器、四个高反镜、四个透射光栅、偏振无关光隔离器、偏振控制器、可饱和吸收装置、单模光纤和空间光路构成的激光环形腔；整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分，其中：所述激光谐振腔的构成：泵浦源与波分复用器连接，然后依次经过掺镱单模增益光纤、第一光纤耦合器、第一光纤准直器、第一透射光栅、第二透射光栅、第一高反镜、第二高反镜、偏振无关隔离器、第二光纤准直器、第二光纤耦合器、偏振控制器和可饱和吸收装，置然后重新进入波分复用器；所述腔外压缩装置的构成：第一光纤耦合器输入信号，然后依次经过第三光纤准直器、第三透射光栅、第四透射光栅、第三高反镜和第四高反镜后输出。根据本专利技术，所述的泵浦源为单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于975nm附近，其泵浦源采用波长锁定装置。所述的波分复用器的工作波长是980nm/1030nm，波分复用器的尾纤类型为HI1060的普通单模光纤。所述的掺Yb增益光纤的吸收系数为140dB/m@915nm。所述第一光纤耦合器分束比为80:20、2×1型的光纤耦合器，其中，80％用于腔内振荡，20％用于输出；所述第二光纤耦合器分束比为90:10、2×1型的光纤耦合器，其中，90％用于腔内振荡，10％用于输出。所述的三个光纤准直器工作距离为200mm～500mm，尾纤类型为单模正色散光纤。所述四个透射光栅工作波长均为1030nm；所述四个高反镜工作波长均为1030nm。所述光隔离器采用中心波长为1030nm的偏振无关的隔离器。所述偏振控制器为挤压式光纤偏振控制装置。所述可饱和吸收装置由两个UPC跳线头跳线用单模法兰连接，单壁碳纳米管附着于两个跳线头纤芯上。本专利技术的利用单壁碳纳米管作为可饱和吸收体的色散管理飞秒脉冲光纤激光器，可直接产生环境自稳定单脉冲、百飞秒脉冲锁模光纤激光器，其结构简单紧凑，成本低廉，容易调试，广泛适用于材料的调制特性测量，光学频率梳，光学啁啾脉冲放大系统中。带来的有益技术是：1、采用掺镱光纤作为增益光纤，具有吸收增益谱宽，高光电转换效率，容易实现锁模和输出激光可以为高功率激光系统提供稳定的种子源。2、利用腔内的透射光栅可以有效对谐振腔的色散进行控制从而直接输出窄脉宽的脉冲激光。3、采用腔外色散压缩装置可以对输出激光进行控制从而输出接近极限的百飞秒脉冲激光。4、采用单壁碳纳米管作为可饱和吸收装置的核心锁模材料，可以得到自启动稳定锁模激光输出。5、具有非常好的实用性、稳定性，结构简单紧凑，成本低廉，激光单向输出，脉宽较窄，光束质量较高等优点，可广泛应用于国防军事工业、生物医疗、激光加工、科学研究等领域，具有很好的应用前景和商业价值。附图说明图1为本专利技术的基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器结构示意图。图2为实施例提供的采用自相关仪在(4端口和15端口之间位置，即去除15至19装置时由4端口直接连接自相关仪)测得的脉冲宽度信号示意图；图3为实施例提供的采用自相关仪在(12端口后)测得的脉冲宽度信号示意图；图4为实施例提供的采用自相关仪在(19端口后)测得的脉冲宽度信号示意图；图中的标记分别表示：1、泵浦源，2、波分复用器，3掺镱单模增益光纤，4、第一光纤耦合器，5、第一光纤准直器，6、第一透射光栅，7、第二透射光栅，8、第一高反镜，9、第二高反镜，10、无关偏振隔离器，11、第二光纤准直器，12、第二光纤耦合器，13、偏振控制器，14、可饱和吸收装置，15、第三光纤准直器，16、第三透射光栅，17、第四透射光栅，18、第三高反镜，19、第四高反镜。以下结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，本实施例给出一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，由泵浦源1以及选用波分复用器2、掺镱单模增益光纤3、两个光纤耦合器(4，12)、三个光纤准直器(5，11，15)、四个高反镜(8，9，18，19)、四个透射光栅(6，7，16，17)、偏振无关光隔离器10、偏振控制器13、可饱和吸收装置14、单模光纤和空间光路构成的激光环形腔；整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分，其中：激光谐振腔的构成：泵浦源1与波分复用器2连接，然后依次经过掺镱单模增益光纤3、第一光纤耦合器4、第一光纤准直器5、第一透射光栅6、第二透射光栅7、第一高反镜8、第二高反镜9、偏振无关隔离器10、第二光纤准直器11、第二光纤耦合器12、偏振控制器13、可饱和吸收装置14然后重新进入波分复用器2；腔外压缩装置的构成：第一光纤耦合器4输入信号，然后依次经过第三光纤准直器15、第三透射光栅16、第四透射光栅17、第三高反镜18、第四高反镜19后输出。本实施例中，泵浦源1选择单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于975nm附近，其泵浦源采用波长锁定装置。波分复用器2的工作波长是980/1030nm，波分复用器的尾纤类型为HI本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源(1)，其特征在于，还包括由波分复用器(2)、掺镱单模增益光纤(3)、两个光纤耦合器(4，12)、三个光纤准直器(5，11，15)、四个高反镜(8，9，18，19)、四个透射光栅(6，7，16，17)、偏振无关光隔离器(10)、偏振控制器(13)、可饱和吸收装置(14)、单模光纤和空间光路构成的激光环形腔；整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分，其中：所述激光谐振腔的构成是：泵浦源(1)与波分复用器(2)连接，然后依次经过掺镱单模增益光纤(3)、第一光纤耦合器(4)、第一光纤准直器(5)、第一透射光栅(6)、第二透射光栅(7)、第一高反镜(8)、第二高反镜(9)、偏振无关隔离器(10)、第二光纤准直器(11)、第二光纤耦合器(12)、偏振控制器(13)、可饱和吸收装置(14)然后重新进入波分复用器(2)；所述腔外压缩装置的构成是：第一光纤耦合器(4)输入信号，然后依次经过第三光纤准直器(15)、第三透射光栅(16)、第四透射光栅(17)、第三高反镜(18)、第四高反镜(19)后输出。
【技术特征摘要】
1.一种基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，包括泵浦源(1)，其特征在于，还包括由波分复用器(2)、掺镱单模增益光纤(3)、两个光纤耦合器(4，12)、三个光纤准直器(5，11，15)、四个高反镜(8，9，18，19)、四个透射光栅(6，7，16，17)、偏振无关光隔离器(10)、偏振控制器(13)、可饱和吸收装置(14)、单模光纤和空间光路构成的激光环形腔；整体光路分为激光谐振腔和腔外压缩装置两个部分，其中：所述激光谐振腔的构成是：泵浦源(1)与波分复用器(2)连接，然后依次经过掺镱单模增益光纤(3)、第一光纤耦合器(4)、第一光纤准直器(5)、第一透射光栅(6)、第二透射光栅(7)、第一高反镜(8)、第二高反镜(9)、偏振无关隔离器(10)、第二光纤准直器(11)、第二光纤耦合器(12)、偏振控制器(13)、可饱和吸收装置(14)然后重新进入波分复用器(2)；所述腔外压缩装置的构成是：第一光纤耦合器(4)输入信号，然后依次经过第三光纤准直器(15)、第三透射光栅(16)、第四透射光栅(17)、第三高反镜(18)、第四高反镜(19)后输出。2.如权利要求1所述的利用单壁碳纳米管作为可饱和吸收体的色散管理飞秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(1)为单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长位于975nm附近，其泵浦源采用波长锁定装置。3.如权利要求1所述的基于单壁碳纳米管的色散管理型飞秒锁模脉冲光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器(2)的工作波长是980nm/1030nm，波分复用器的尾纤类型为HI1060...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯磊，白晋涛，郭鸿宇，陈浩伟，陆宝乐，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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