基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器、制备、锁模方法技术

本发明专利技术属于光纤激光器技术领域，公开了一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器、制备、锁模方法，基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器设置有：976nm泵浦源；976nm泵浦源经过光纤接入980/1064nm波分复用器；980/1064nmnm波分复用器熔接有掺镱增益光纤；掺镱增益光纤熔接有7:3输出耦合器；7:3输出耦合器熔接有锥形SMS结构；锥形SMS结构熔接有1030nm滤波器；1030nm滤波器熔接有偏振无关隔离器；偏振无关隔离器与所述980/1064nmnm波分复用器熔接。本发明专利技术的激光器具有结构简单、低成本、利于小型化设计、高损伤阈值、高重复频率且能实现稳定谐波锁模的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器、制备、锁模方法
本专利技术属于光纤激光器
，尤其涉及一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器、制备、锁模方法。
技术介绍
目前，人们常用锁模的方法对激光的纵模进行锁定，以此获得超短脉冲，称其为锁模脉冲。锁模脉冲在激光医疗、生物工程、高密度信息存储和记录、扩大光纤通信系统传输容量、微纳加工等方面有着良好的应用前景。锁模脉冲获得的方法主要可分为主动锁模、被动锁模和主被动混合锁模三种，其中被动锁模能获得脉宽为飞秒量级的超短脉冲。被动锁模主要包括利用可饱和吸收体(制备有可饱和吸收特性的二维材料)锁模、构造非线性光纤环境(8字腔)锁模和采用非线性偏振旋转锁模(在腔中加入偏振控制器和偏振相关隔离器)。当满足多纵模振荡且纵模之间有固定的相位差时，激光器会形成锁模脉冲输出，较没有锁模的激光而言，脉冲宽度更窄、峰值功率更高。目前要实现谐波锁模需要在激光器的腔中加入很长的单模光纤或者是光子晶体光纤增加非线性。然而过长的单模光纤不利于激光器的小型化设计，光子晶体光纤价格昂贵，使激光器的制造成本过高。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有实现谐波锁模的光纤激光器体积大，且制造成本高。高次谐波的产生需要光纤激光器中具有较强的非线性性质。增强非线性性质往往需要增长光纤长度(对应大体积)或者加入价格昂贵的光子晶体光纤(对应成本高)。有人通过引入空间光结构的方法使结构紧凑，但这种空间光结构对机械振动等外界环境因素敏感。解决以上问题及缺陷的难度为：目前，要获得高非线性环境，仅有增加单模光纤长度和加入光子晶体光纤。单模光纤的引入仅会增大激光器的体积，而光子晶体光纤因为制造工艺难度大，所以价格非常高昂。在空间光结构中，外界环境的干扰是无法避免的，一般空间光结构的设计用于实验室研究或其他特殊用途(需在稳定环境下使用)才会采用这种结构。解决以上问题及缺陷的意义为：锥形结构的引入能适当增加激光器的非线性，从而能产生高次谐波，锥形结构相比于增加超长(少则几十米大则上百米)的单模光纤而言仅仅是增长了一小段长度(大约几厘米)。光子晶体光纤最大的缺点就是价格昂贵一米的价格按万计量，引入锥形SMS结构可适当增加非线性，能产生稳定的谐波锁模，采用全光纤结构相比空间光结构的激光器更稳定。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器、制备、锁模方法。本专利技术是这样实现的，一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器设置有：976nm泵浦源；所述976nm泵浦源为基础光源，用于对激光工作物质进行激励；所述976nm泵浦源经过光纤接入980/1064nm波分复用器；所述976nm泵浦源与所述980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nmnm波分复用器，用于将泵浦光和信号光耦合进同一根光纤中；所述980/1064nmnm波分复用器，熔接有掺镱增益光纤；所述掺镱增益光纤熔接有7:3输出耦合器；所述7:3输出耦合器熔接有锥形SMS结构；所述锥形SMS结构熔接有1030nm滤波器；所述1030nm滤波器熔接有偏振无关隔离器；所述偏振无关隔离器与所述980/1064nmnm波分复用器熔接；所述980/1064nm波分复用器、掺镱增益光纤、7:3输出耦合器、锥形SMS结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器接入组成光纤环形腔结构。进一步，所述掺镱增益光纤中的增益物质为受泵浦源发出的光激发产生一微米波段的激光。进一步，所述7:3输出耦合器用于将腔内光分成两束，一束输出进行观测，另一束光继续在腔内进行持续振荡反馈。进一步，所述偏振控制器缠绕在锥形SMS结构中的渐变折射率多模光纤GIMF上，用于控制多模光纤中的多模干涉效应。进一步，所述1030nm滤波器用于1微米波段激光器中的滤波。所述偏振无关隔离器用于使环形腔内泵浦光和信号光进行单方向传输。本专利技术的另一目的在于提供一种制备所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器的基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器制备方法，所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器制备方法包括：步骤一，偏振无关隔离器与980/1064nmnm波分复用器熔接，980/1064nmnm波分复用器、掺镱增益光纤、7:3输出耦合器、锥形SMS结构、1030nm滤波器、偏振无关隔离器依次熔接组成光纤环形腔结构；步骤二，将两根单模光纤分别熔接至GIMF两端；对SMS结构中的GIMF尾端进行拉锥。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器的谐波锁模方法，所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器的谐波锁模方法包括：通过改变多模光纤中激光的偏振态，激发多模干涉效应进行模式锁定。本专利技术另一目的在于提供一种所述谐波锁模方法在激光医疗、生物工程、高密度信息存储和记录锁模脉冲上的应用；在扩大光纤通信系统传输容量、微纳加工锁模脉冲上的应用。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术的激光器具有结构简单、低成本、利于小型化设计、高损伤阈值、高重复频率且能实现稳定谐波锁模的优点。本专利技术的激光器通过调节泵浦功率和锥形SMS结构中GIMF中激光的偏振态，实现了高重复频率的谐波锁模。本专利技术的激光器通过适当加大泵浦功率并用偏振控制器控制锥形SMS结构中的偏振态可以实现稳定的谐波锁模。本专利技术提供了一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，对SMS结构尾端进行拉锥，通过适当加大泵浦功率并用偏振控制器控制SMS结构中的偏振态可以实现稳定的谐波锁模。相比于材料锁模，本专利技术结构具有较高损伤阈值。相比于普通结构锁模方式(如非线性偏振旋转)，本专利技术结构采用了全光纤的结构，利于器件全光纤化。相比于未拉锥的SMS结构，本专利技术结构自成像点在多模光纤尾端更为密集，有利于模式锁定，且拉锥后的SMS结构能引入更大的非线性，有利于脉冲分裂实现谐波锁模。本专利技术实现了模式锁定的谐波脉冲输出。本专利技术使用了SMS全光纤结构，具有较高的损伤阈值且利于器件全光纤化设计。本专利技术对SMS结构尾端进行拉锥，通过适当加大泵浦功率并用偏振控制器控制锥形SMS结构中的偏振态可以实现稳定的谐波锁模。拉锥后的SMS结构能引入更大的非线性，有利于谐波的产生，避免了因引入较长的单模光纤而不利于小型紧凑化设计和引入光子晶体光纤而导致成本昂贵的问题。本专利技术结构尾端部分自成像点较未拉锥的SMS结构更为密集，有利于实现模式锁定，从而达到稳定的谐波锁模效果。对比的技术效果或者实验效果。包括：与未拉锥情况相比：与本申请图6对比，未拉锥多模光纤自成像点呈后期性变化，拉锥后自成像点密集，多模输出端与下一段单模光纤能更好耦合，有利于模式锁定。未拉锥SMS结构模拟如图6(SMS结构的切面强度分布模拟图)所示。与其他现有技术相比：本专利技术方案利用可利用拉锥光纤的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，其特征在于，所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器设置有泵浦源；/n所述泵浦源用于对激光工作物质进行激励；所述泵浦源经过光纤接入波分复用器并进行熔接；/n所述波分复用器，用于将泵浦光和信号光耦合进同一根光纤中；所述波分复用器熔接有掺镱增益光纤；所述掺镱增益光纤熔接有输出耦合器；/n所述输出耦合器熔接有锥形SMS结构；所述锥形SMS结构熔接有滤波器；所述滤波器熔接有偏振无关隔离器；/n所述偏振无关隔离器与所述波分复用器熔接；/n所述波分复用器、掺镱增益光纤、输出耦合器、锥形SMS结构、滤波器、偏振无关隔离器组成光纤环形腔结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，其特征在于，所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器设置有泵浦源；
所述泵浦源用于对激光工作物质进行激励；所述泵浦源经过光纤接入波分复用器并进行熔接；
所述波分复用器，用于将泵浦光和信号光耦合进同一根光纤中；所述波分复用器熔接有掺镱增益光纤；所述掺镱增益光纤熔接有输出耦合器；
所述输出耦合器熔接有锥形SMS结构；所述锥形SMS结构熔接有滤波器；所述滤波器熔接有偏振无关隔离器；
所述偏振无关隔离器与所述波分复用器熔接；
所述波分复用器、掺镱增益光纤、输出耦合器、锥形SMS结构、滤波器、偏振无关隔离器组成光纤环形腔结构。


2.如权利要求1所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，其特征在于，所述掺镱增益光纤中的增益物质为受泵浦源发出的光激发产生一微米波段的激光。


3.如权利要求1所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，其特征在于，所述输出耦合器用于将腔内光分成两束，一束输出进行观测，另一束光继续在腔内进行持续振荡反馈。


4.如权利要求1所述基于锥形SMS结构的锁模光纤激光器，其特征在于，所述偏振控制器缠绕在锥形SMS结构中的渐变折射率多模光纤GIMF上，用于控制多模光纤中的多模干涉效应。


5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亮，谢尚之，王仁严，徐英添，张贺，马晓辉，李岩，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22