一种光纤激光腔，其包括激光增益介质，用于接收来自激光泵的光输入投射。该光纤激光腔进一步包括正色散光纤段和用于生成净负色散的负色散光纤段，用于对自相位调制（ＳＰＭ）和由色散引起的光纤激光腔中的脉冲展宽／压缩进行平衡，以便生成具有变形受到限制的脉冲形状的输出激光，其中所述激光增益介质进一步包括双覆层镱掺杂光子晶体光纤（ＤＣ ＹＤＰＣＦ），用于对激光脉冲进行放大和压缩。光纤激光腔进一步包括偏振敏感隔离器和偏振控制器，用于进一步成形输出激光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及用于提供短脉冲锁模光纤激光的装置和方法。更具体地，本专利技术涉及用于提供具有经改进的可更好控制的脉冲形状的非线性偏振脉冲成形锁模光纤激光的新结构和方法。
技术介绍
生成短脉冲锁模光纤激光的传统技术在将短脉冲(例如1ps到100fs脉冲)放大到高能级(例如达到mJ能级)方面仍然面临技术困难和局限性。此外，不能容易地实现超短脉冲高功率激光的实际应用。具体地，超短脉冲高功率激光的实用性通常受到脉冲形状失真的妨碍。此外，这种激光系统通常体积大，很难维持光学准直，而且也缺乏足够的健壮性。所有这些困难妨碍了超短高功率激光的实际应用。历史上，由于饱和吸收器(saturation absorber)资源有限和光纤的反常色散，产生具有低至飞秒(femtosecond)级的脉冲宽度的锁模激光是一项困难的任务。传统上，在13μm以下波长操作的短脉冲锁模光纤激光面临的特殊挑战在于没有在此波长条件下针对色散补偿的基于全光纤的简单解决方案(对于高于1.3μm的波长，存在呈现正常色散或者反常色散的几种光纤，所以通过将不同长度的光纤熔接在一起，能够获得具有可调色散的腔)。因此，先前的研究人员使用诸如光栅对和棱镜的块设备(bulk device)来提供腔的色散的可调量。遗憾的是，这些设备需要将光纤耦合到块设备中，这导致激光对准直高度敏感并且由此对环境也高度敏感。几种传统技术公开了几种不同的用于构造超短高功率激光系统的半导体饱和吸收器。然而，由于自由空间光学部件的使用，这些构造通常被开发为体积大且缺乏健壮性的系统。这些系统已经由如下文献公开 S.N.Bagayev，S.V.Chepurov，V.M.Klementyev，S.A.Kuznetsov，V.S.Pivtsov，V.V.Pokasov，V.F.Zakharyash的“A femtosecondself-mode-locked Tisapphire laser with high stability ofpulserepetition frequency and its applications (Appl.Phys.B，70，375-378(2000).)”，和Jones D.J.，Diddams S.A.，RankaJ.K.，Stentz A.，Windeler R.S.，Hall J.L.，CundiS.T.的“Carrierenvelope phase control of femtosecond mode-locked laserand direct optical frequency synthesis.(Science，vol.288，pp.635-639，2000.).70，375-378(2000).)”。随后，公开了扩展锁模光纤激光器以便进一步改善短脉冲高功率激光的生成。然而，即使在扩展锁模光纤激光器中，也要使用用于校准和耦合的诸如四分之一波延迟器和分束器(splitter)的自由空间光学部件。如下文献描述了这种系统的示例John L.Hall，Jun Ye，Scott A.Diddams，Long-Sheng Ma，Steven T.Cundi，以及David J.Jones的“Ultrasensitive spectroscopy，the Ultrastable Lasers，theUltrafast Lasers，and the Seriously Nonlinear FiberA New Alliancefor Physics and Metrology”(IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONIC，VOL.37，NO.12，DECEMBER 2001)，以及L.Hollberg，C.W.Oates，E.A.Curtis，E.N.Ivanov，S.A.Diddams，Th.Udem，H.G.Robinson，J.C.Bergquist，R.J.Rafac，W.M.Itano，R.E.Drullinger，和D.J.Wineland的“Optical frequency standards and measurements”IEEE J.Quant.Electon，37，1502(2001)。由于脉冲宽度伴随高功率光纤放大的需要而进一步减少时的脉冲形状失真，因此这种激光系统的实际应用的局限性变得更加显著。当脉冲宽度缩小到飞秒级并且峰值功率增加到超过10kW时，诸如自相位调制(SPM)和XPM的强非线性效应将导致更严重的光谱展宽和时间展宽(temporal broaden)。这种非线性效应以及光谱展宽和时间展宽进一步导致了激光脉冲的更大程度的失真。即使能够使用大模场(LMA)光纤来减少SBS和SRS而增加饱和功率，这种技术困难也不能容易地得以解决。毕竟，大模场光纤在实施时会进而导致对峰值功率的抑制，从而导致由于效率减少而引起的不期望结果。随着短脉冲锁模对超快现象的测量、微细加工以及生物医学应用的有效性的被证明，及其日渐广泛的应用，存在解决这些技术困难的迫切需求。公开了试图解决这种困难的不同技术。这些技术包括如上所述的非线性偏振旋转(NLPR)应用或者扩展锁模光纤激光器。当NLPR处理时域强度依赖型偏振旋转时，由于时域和谱域两者中的偏振演变(polarization evolution)，使得不能防止脉冲形状失真。由于这些原因，传统技术不能提供有效的系统构造和方法，来提供用于生成具有可接受脉冲形状的高功率激光脉冲的有效超短脉冲高功率激光系统。除了上述困难以外，这些激光系统需要激光腔中的用于色散控制的光栅对。维持这种系统中的准直是非常耗时的任务，因此妨碍了配置有自由空间光学部件和光栅对的系统的实际应用。另外，光栅对进一步增加了激光设备的尺寸和重量，并且阻碍了使配置有这种激光源的设备小型化的努力。因此，在光纤激光器设计和制造领域内仍然存在一种需求来提供一种新的改进结构和方法，用于提供具有可更好控制的脉冲形状的超短高功率锁模光纤激光，从而使得能够解决上面讨论的困难。此外，存在将短激光脉冲放大到更高能级以便扩大这种激光系统的实用性的需求。
技术实现思路
因此本专利技术的一个方面是提供一种光纤激光放大器，其适用于将超短飞秒激光脉冲放大到高达毫焦(mJ)能量输出的更高能级。本专利技术的另一个方面是提供一种方法，其使用非线性偏振演变(NPE)和色散受到管理的光纤腔，来对腔中的脉冲传播进行操纵并且对自相位调制(SPM)和由色散引起的脉冲展宽/压缩进行平衡。该偏振脉冲成形的方法通过光纤长度、非线性效应和色散的组合效应，产生变形受到限制的脉冲形状，使得能够解决现有技术中遇到的上述困难。简要地，在优选实施例中，本专利技术公开了一种光纤激光腔，其包括具有用于接收来自激光泵的光输入投射的激光增益介质的光纤激光腔。该光纤激光腔进一步包括正色散光纤段和用于生成净负色散(netnegative dispersion)的负色散光纤段，以便在光纤激光腔内对自相位调制(SPM)和由色散引起的脉冲展宽—压缩进行平衡，从而生成具有变形受到限制的脉冲形状的输出激光，其中所述激光增益介质进一步包括用于对激光脉冲进行放大和压缩的双覆层Yb-掺杂光子晶体光纤(D本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括激光增益介质的光纤激光腔，用于接收来自激光泵的光输入投射，其中，所述光纤激光腔还包括：正色散光纤段和用于产生净负色散的负色散光纤段，以便在所述光纤激光腔中对自相位调制（ＳＰＭ）和色散所引起的脉冲展宽／压缩进行平衡，从而生成具 有变形受到限制的脉冲形状的输出激光，其中所述激光增益介质进一步包括用于对激光脉冲进行放大和压缩的双覆层镱掺杂光子晶体光纤（ＤＣＹＤＰＣＦ）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，
申请(专利权)人：保拉奥尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。