【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光纤光学领域，特别是涉及一种拉锥式可饱和吸收体、锁模脉冲发生装置及其输出脉冲优化方法。
技术介绍
1、随着对微观世界认知水平的逐渐提升，人们开始注意到超快激光在现代化科学研究及生产生活之中所扮演的重要角色。相较于连续激光，以超短脉冲(单个脉冲持续时间在皮秒量级及以下)为输出形式的超快激光器具有能量输出集中、峰值功率较高以及应用范围广泛等显著优势，因此受到了学界、产业界的共同关注；而1999、2005、2018以及2023年的诺贝尔奖，都有奖项与超快激光直接相关，这也从侧面，较为充分说明了超快激光，尤其是飞秒量级超快光源对于现代科学研究的重要意义。
2、一般地，皮秒量级脉冲可以由调q及锁模技术获得，调q技术指谐振腔品质因数(将导致光在谐振腔中传输时所受传输损耗改变)周期变化，致使连续光以周期性脉冲形式输出的超短脉冲产生技术；由于谐振腔参数及调q器件自身的限制，调q技术往往难以获得更窄脉宽的脉冲。不同于调q技术的运行原理，锁模技术主要依赖谐振腔内传输激光各纵模相位的锁定，以使各振荡纵模频率间隔相同，最终产生“规律齐整”的序列输出；值得说明的是，基于锁模技术，振荡器往往能够较为轻易地获得脉冲宽度在飞秒量级的脉冲输出，如果能够采用合适的优化手段，输出脉冲的脉宽将进一步被压窄。因此，锁模是当前技术发展水平下，获得飞秒量级超短脉冲输出的主要技术手段。
3、根据工作原理的差异，锁模技术被进一步细分为主动锁模与被动锁模技术，主动锁模技术需要引入特殊的调制器件，由于受到控制电路时钟频率及插入损耗的影响，
4、尽管拓扑绝缘体材料自身非线性光学特性显著，但如何实现基于拓扑绝缘体材料饱和吸收器件的简易、低成本制备，仍然是一个存在技术工程难度的现实问题，现有的少层材料生长及处理技术，例如分子束外延、机械剥离等，往往难以兼顾成本与材料自身物理性质(尺寸、厚度及均匀程度等)。通过对制备工艺进行数次尝试及改进，基于电化学方法剥离材料的制备手段开始引起学界关注，这种制备手段实现难度更低，能够最大程度的节约制造成本，因此成为了一种较为理想的备选方案；而拉锥光纤自专利技术之时起，就将光纤能够提供的非线性增加到一个极高的数值水平，因此受到了世界各国非线性光学专家的重点关注，但如何将拉锥光纤与非线性光学材料做紧密贴合，以使二者充分发挥各自作用，实现对光的有效调制，一直是悬而未定的科学和技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种拉锥式可饱和吸收体，将拉锥光纤与非线性光学材料做紧密贴合，实现对飞秒锁模脉冲对比度及脉冲宽度的优化。
2、为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
3、拉锥式可饱和吸收体，包括拉锥光纤、涂敷材料以及底座，
4、所述底座于对应拉锥光纤的锥区处设有槽口，以用于放置涂敷材料；
5、所述拉锥光纤固定在底座上，且拉锥光纤的锥区配合在所述槽口内；
6、所述涂敷材料为拓扑绝缘体，涂敷材料覆盖于所述拉锥光纤的锥区表面。
7、进一步的，所述底座开设有微槽，所述拉锥光纤固定于所述微槽；还包括盖板，所述盖板对应设置在底座的表面。
8、进一步的，所述拉锥光纤选用商品smf-28e光纤，锥区长度为10mm，锥腰直径为14μm。
9、进一步的，所述涂敷材料为bi2se3单晶；所述底座由韧性树脂制成；所述盖板由石英玻璃、商品玻璃或有机固体薄板中的任意一种材料制成。
10、进一步的，所述底座于所述槽口两侧分别设有两斜坡。
11、本专利技术的另一目的在于提供一种锁模脉冲发生装置，将拉锥光纤与非线性光学材料做紧密贴合，实现对飞秒锁模脉冲对比度及脉冲宽度的优化。
12、为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
13、一种锁模脉冲发生装置，包括所述的拉锥式可饱和吸收体，还包括通过热熔接的方式依次连接的泵浦源、波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器以及偏振控制器，所述拉锥式可饱和吸收体连接所述波分复用器和偏振控制器，所述波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器、偏振控制器和可饱和吸收体组成环形激光腔。
14、进一步的，所述泵浦源输出的泵浦激光接入所述波分复用器的第一输入端口；所述波分复用器的输出端口通过增益光纤连接至所述光纤耦合器的输入端口；所述光纤耦合器的第一输出端口连接至所述偏振相关隔离器的输入端口，光纤耦合器的第二输出端口向外输出锁模脉冲；偏振相关隔离器的输出端口与所述拉锥式可饱和吸收体的输入端口连接；所述拉锥式可饱和吸收体的输出端口与所述波分复用器的第二输入端口连接；所述偏振控制器安装于所述偏振相关隔离器与拉锥式可饱和吸收体之间。
15、进一步的，所述泵浦源输出激光中心波长为976nm；所述光纤耦合器输出端口分光比为10:90，光纤耦合器的第一输出端口为90％分光一端，光纤耦合器的第二输出端口为10％分光一端。
16、进一步的，所述增益光纤为掺饵光纤，其纤芯直径典型值为125μm，包层直径典型值为245μm，对1530nm波段激光传输损耗典型值为110db/m，长度为46cm；
17、所述光纤耦合器输入、输出端口均为商品hi 1060光纤，其纤芯直径典型值为125μm，包层直径典型值为245μm。
18、本专利技术的另一目的在于提供一种输出脉冲优化方法，将拉锥光纤与非线性光学材料做紧密贴合，实现对飞秒锁模脉冲对比度及脉冲宽度的优化。
19、为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：
20、一种输出脉冲优化方法，使用所述的锁模脉冲发生装置，输出脉冲优化方法包括以下步骤：泵浦源输出976nm连续光，通过波分复用器被耦合进入增益光纤，经过90:10光纤耦合器获得输出参照，并单向通过偏振相关隔离器起偏，并通过偏振控制器实现光束偏振状态调控，实现锁模状态，最后通过拉锥式可饱和吸收体后回到波分复用器的输入端口，以此顺序构成完整光路。
21、采用上述方案后，本专利技术提供的拉锥式可饱和吸收体通过底座固定拉锥光纤并通过槽口放置涂敷材料，使拉锥光纤与拓扑绝缘体的涂敷材料紧密贴合，其制备手段简易，成本可控，解决了饱和吸收材料与拉锥光纤紧密贴合难度大、优质器件制备成本高的问题。
22、本专利技术基于拉锥光纤，搭配非线性较强的光学材料，并配合合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：包括拉锥光纤、涂敷材料以及底座，
2.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述底座开设有微槽，所述拉锥光纤固定于所述微槽；还包括盖板，所述盖板对应设置在底座的表面。
3.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述拉锥光纤选用商品SMF-28e光纤，锥区长度为10mm，锥腰直径为14μm。
4.根据权利要求2所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述涂敷材料为Bi2Se3单晶；所述底座由韧性树脂制成；所述盖板由石英玻璃、商品玻璃或有机固体薄板中的任意一种材料制成。
5.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述底座于所述槽口两侧分别设有两斜坡。
6.一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的拉锥式可饱和吸收体，还包括通过热熔接的方式依次连接的泵浦源、波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器以及偏振控制器，所述拉锥式可饱和吸收体连接所述波分复用器和偏振控制器，所述波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器、偏
7.根据权利要求6所述的一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：所述泵浦源输出的泵浦激光接入所述波分复用器的第一输入端口；所述波分复用器的输出端口通过增益光纤连接至所述光纤耦合器的输入端口；所述光纤耦合器的第一输出端口连接至所述偏振相关隔离器的输入端口，光纤耦合器的第二输出端口向外输出锁模脉冲；偏振相关隔离器的输出端口与所述拉锥式可饱和吸收体的输入端口连接；所述拉锥式可饱和吸收体的输出端口与所述波分复用器的第二输入端口连接；所述偏振控制器安装于所述偏振相关隔离器与拉锥式可饱和吸收体之间。
8.根据权利要求6所述的一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：所述泵浦源输出激光中心波长为976nm；所述光纤耦合器输出端口分光比为10:90，光纤耦合器的第一输出端口为90％分光一端，光纤耦合器的第二输出端口为10％分光一端。
9.根据权利要求6所述的一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：所述增益光纤为掺饵光纤，其纤芯直径为125μm，包层直径为245μm，对1530nm波段激光传输损耗为110dB/m，长度为46cm；
10.一种输出脉冲优化方法，其特征在于：使用权利要求6-9中任意一项所述的锁模脉冲发生装置，输出脉冲优化方法包括以下步骤：泵浦源输出976nm连续光，通过波分复用器被耦合进入增益光纤，经过90:10光纤耦合器获得输出参照，并单向通过偏振相关隔离器起偏，并通过偏振控制器实现光束偏振状态调控，实现锁模状态，最后通过拉锥式可饱和吸收体后回到波分复用器的输入端口，以此顺序构成完整光路。
...【技术特征摘要】
1.拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：包括拉锥光纤、涂敷材料以及底座，
2.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述底座开设有微槽，所述拉锥光纤固定于所述微槽；还包括盖板，所述盖板对应设置在底座的表面。
3.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述拉锥光纤选用商品smf-28e光纤，锥区长度为10mm，锥腰直径为14μm。
4.根据权利要求2所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述涂敷材料为bi2se3单晶；所述底座由韧性树脂制成；所述盖板由石英玻璃、商品玻璃或有机固体薄板中的任意一种材料制成。
5.根据权利要求1所述的拉锥式可饱和吸收体，其特征在于：所述底座于所述槽口两侧分别设有两斜坡。
6.一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的拉锥式可饱和吸收体，还包括通过热熔接的方式依次连接的泵浦源、波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器以及偏振控制器，所述拉锥式可饱和吸收体连接所述波分复用器和偏振控制器，所述波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、偏振相关隔离器、偏振控制器和可饱和吸收体组成环形激光腔。
7.根据权利要求6所述的一种锁模脉冲发生装置，其特征在于：所述泵浦源输出的泵浦激光接入所述波分复用器的第一输入端口；所述波分复用器的输出端口...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文军，邢笑伟，李奎，
申请(专利权)人：北京光创达光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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