一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器制造技术

本发明专利技术公开一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，属于激光技术领域。本发明专利技术通过在光纤飞秒激光振荡腔内构造激光传输旁路，分割脉冲获得新的延迟脉冲序列，使脉冲在振荡腔内增殖，降低脉冲间隔，提高脉冲重复频率，包括：泵浦源、泵浦输入耦合器、增益光纤、脉冲锁模器件、隔离器、输出耦合器、第一耦合器、第二耦合器、可调光延迟器、高速光电探测器、锁相环，调整可调光延迟器，通过高速光电探测器探测，经过锁相环鉴相，反馈到可调光延迟器上，实现脉冲重复频率的稳定。本发明专利技术结构简单、调节方便，脉冲重复频率稳定、调谐；实现脉冲重复频率倍增，能够获得1GHz以上高重复频率的飞秒脉冲激光；不存在重复频率跳变或功率大幅损耗。不存在重复频率跳变或功率大幅损耗。不存在重复频率跳变或功率大幅损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器


[0001]本专利技术涉及一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，属于激光


技术介绍

[0002]光纤激光器的光传输路径主要由光纤构成，具有结构紧凑、易于集成、抗干扰性强等优点。光纤飞秒激光器已经成为飞秒激光和飞秒光学频率梳的重要平台，在飞秒激光加工、飞秒激光测量等领域广泛应用。
[0003]飞秒激光器的一项重要参数是脉冲重复频率，光纤飞秒激光器的脉冲重复频率受光纤长度的制约，光纤器件本身总会具有一定长度的尾纤，光纤熔接工具也要求必须保留一定长度的光纤才能够熔接；高脉冲重复频率意味着脉冲间隔时间较短，能够获得更高的测量速率，超快过程瞬态测量、超稳微波产生、天文光谱仪标定均需要能产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器；目前，光纤飞秒激光器能够直接达到的脉冲重复频率局限在1GHz以下，这对于超稳微波产生、天文光谱仪标定是远远不够的；为获得1GHz以上脉冲重复频率的光纤飞秒激光，一种方法是高次谐波锁模，通过腔内自发脉冲分裂使腔内循环多个脉冲，从而获得非基频的飞秒激光，产生脉冲重复频率提升的效果，但存在脉冲能量不均匀、不同级次谐波锁模易跳转、脉冲重复频率跳变的问题，稳定性不高；另一种方法是法布里
‑
珀罗(F
‑
P)腔模式滤波，在激光振荡腔外利用F
‑
P腔抽取一些纵模并对其他纵模抑制，获得脉冲重复频率得到倍增的效果，但F
‑
P腔模式滤波舍弃一部分激光能量，存在功率低、损耗大、系统复杂难调节的缺点。/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，通过在光纤飞秒激光振荡腔内构造激光传输旁路，分割脉冲获得新的延迟脉冲序列，使脉冲在振荡腔内增殖，从而降低脉冲间隔，提高脉冲重复频率。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，包括：泵浦源、泵浦输入耦合器、增益光纤、脉冲锁模器件、隔离器、输出耦合器、第一耦合器、第二耦合器、可调光延迟器、高速光电探测器、锁相环；
[0007]作为优选，所述脉冲锁模器件包括：可饱和吸收体、偏振旋转器件、非线性环形镜；
[0008]作为优选，所述增益光纤包括掺镱、掺铒、掺铥的稀土离子掺杂光纤；
[0009]作为优选，所述第一耦合器和所述第二耦合器为光纤耦合器或空间光偏振分束器；
[0010]所述第一耦合器和所述第二耦合器之间存在两条光传输路径：第一路径由所述第一耦合器的输出端口和所述第二耦合器的输入端口直接相连构成，光程长度为l1；第二路径存在于所述第一耦合器的输出端口和所述第二耦合器的输入端口之间，所述可调光延迟器位于第二路径中，第二路径的光程长度为l2；
[0011]作为优选，所述可调光延迟器为光纤延迟线或空间光路延迟器，光程能够调节；
[0012]本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器的工作机制为：参与循环的激光振荡腔总腔长为L，产生周期T0＝L/c的脉冲序列，重复频率f
r0
＝c/L，c为光速；脉冲序列经所述第一耦合器分为两束，第一束脉冲序列从第一路径l1传输，第二束脉冲序列从第二路径l2传输，第二束脉冲序列经过所述可调光延迟器，当第二路径和第一路径存在光程差时，到达所述第二耦合器的两束脉冲序列将存在时延；若光程差l2‑
l1满足式(1)的关系时，则行经第二路径的脉冲序列经所述第二耦合器与行经第一路径的脉冲序列合束后会延迟T0/n，n为大于1的整数，激光持续不断地循环，延迟2T0/n、3T0/n...直至T0的脉冲序列不断产生，最终腔内将形成时间间隔为T0/n的脉冲序列，重复频率为nf
r0
；
[0013][0014]本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，脉冲重复频率调谐和稳定的方法为：当需要重复频率为nf
r0
的脉冲时，调整所述可调光延迟器，使第二路径和第一路径的光程差满足式(1)的关系；同时所述高速光电探测器探测由所述输出耦合器输出脉冲序列的重复频率信号，脉冲序列的重复频率信号与外界信号源提供的参考频率nf
r0
在所述锁相环鉴相后，所述锁相环的输出反馈到所述可调光延迟器上，完成脉冲重复频率的稳定。
[0015]有益效果：
[0016]1、本专利技术通过在光纤飞秒激光腔内构造激光传输旁路，分割脉冲获得新的延迟脉冲序列，使脉冲在腔内增殖，实现重复频率倍增的效果，能够获得1GHz以上高重复频率的飞秒脉冲激光。
[0017]2、本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器构成简单，调节方便，能够获得重复频率稳定和调谐的飞秒脉冲激光。
[0018]3、本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器稳定性高，不存在重复频率跳变和功率大幅损耗。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器结构示意图；
[0020]其中，1—泵浦源、2—泵浦输入耦合器、3—增益光纤、4—脉冲锁模器件、5—隔离器、6—输出耦合器、7—第一耦合器、8—第二耦合器、9—可调光延迟器、10—高速光电探测器、11—锁相环。
具体实施方式
[0021]为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实例对
技术实现思路
做进一步说明。
[0022]实施例1：
[0023]如图1所示，实施例的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器包括：泵浦源(1)、泵浦输入耦合器(2)、增益光纤(3)、脉冲锁模器件(4)、隔离器(5)、输出耦合器(6)、第一耦合器(7)、第二耦合器(8)、可调光延迟器(9)、高速光电探测器(10)、锁相环(11)；
[0024]实施例中，脉冲锁模器件(4)采用可饱和吸收体，增益光纤(3)为掺铒光纤，第一耦
合器(7)和第二耦合器(8)采用光纤耦合器，可调光延迟器(9)采用光纤延迟线，光程能够调节；
[0025]第一耦合器(7)和第二耦合器(8)之间存在两条光传输路径：第一路径由第一耦合器(7)的输出端口(72)和第二耦合器(8)的输入端口(82)直接相连构成，光程长度为l1；第二路径存在于第一耦合器(7)的输出端口(73)和第二耦合器(8)的输入端口(83)之间，可调光延迟器(9)位于第二路径中，第二路径的光程长度为l2；
[0026]实施例搭建的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器的工作机制为：参与循环的激光振荡腔总腔长为L，产生周期T0＝L/c的脉冲序列，重复频率f
r0
＝c/L，c为光速；脉冲序列经第一耦合器(7)分为两束，第一束脉冲序列从第一路径l1传输，第二束脉冲序列从第二路径l2传输，第二束脉冲序列经过可调光延迟器(9)，当第二路径和第一路径存在光程差时，到达第二耦合器(8)的两束脉冲序列将存在时延；若光程差l2‑
l1满足式(1)的关系时，则行经第二路径的脉冲序列经第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，其特征在于：包括泵浦源(1)、泵浦输入耦合器(2)、增益光纤(3)、脉冲锁模器件(4)、隔离器(5)、输出耦合器(6)、第一耦合器(7)、第二耦合器(8)、可调光延迟器(9)、高速光电探测器(10)、锁相环(11)；第一耦合器(7)和第二耦合器(8)之间存在两条光传输路径：第一路径由第一耦合器(7)的输出端口(72)和第二耦合器(8)的输入端口(82)直接相连构成，光程长度为l1；第二路径存在于第一耦合器(7)的输出端口(73)和第二耦合器(8)的输入端口(83)之间，可调光延迟器(9)位于第二路径中，第二路径的光程长度为l2。2.如权利要求1所述的一种产生高重复频率脉冲的光纤飞秒激光器，其特征在于：工作机制为：参与循环的激光振荡腔总腔长为L，产生周期T0＝L/c的脉冲序列，重复频率f
r0
＝c/L，c为光速；脉冲序列经第一耦合器(7)分为两束，第一束脉冲序列从第一路径l1传输，第二束脉冲序列从第二路径l2传输，第二束脉冲序列经过可调光延迟器(9)，当第二路径和第一路径存在光程差时，到达第二耦合器(8)的两束脉冲序列将存在时延；若光程差l2‑
l1满足式(1)的关系时，则行经第二路径的脉冲序列经第二耦合器与行经第一路径的脉冲序列合束后会延迟T0/n，n为大于1的整数，激光持续不断地循环，延迟2T0/n、3T0/n...直至T0的脉冲序列不断产生，最终腔内将形成时间间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏传青，武腾飞，韩继博，张磊，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：