一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置，它利用光纤封装的SESAM半导体可饱和吸收镜和Sagnac环形非线性反射镜构建全光纤化光纤激光器，基于Sagnac干涉产生非线性反射，对光纤激光腔内峰值功率产生钳制作用，降低光纤激光腔内饱和吸收的阈值，实现脉冲涨落低且不受外界干扰的长期稳定的超低阈值自启动锁模，避免了SESAM可能的损伤，也克服了光纤腔内非线性效应诱导的光谱畸变及光纤非线性B积分对脉冲宽度的不利影响，输出脉冲易于压缩得到飞秒脉冲；增加泵浦光，光纤激光输出脉冲宽度变宽，通过调节泵浦光功率可方便地调谐输出脉冲宽度，获得百皮秒量级脉冲，适合低重复频率光纤激光的锁模。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Ultra low threshold self starting mode locking full fiber laser device

The utility model discloses a super low threshold self starting mode-locked fiber laser device, it uses the SESAM fiber package semiconductor saturable absorption mirror and Sagnac loop mirror nonlinear all-optical fiber laser, Sagnac interference based on nonlinear reflection, clipping effect on fiber laser peak power, reduce the fiber laser intracavity saturable absorption threshold, to achieve long-term stability of the pulse ultra low threshold and low fluctuation of outside interference self starting mode-locked, SESAM to avoid possible damage, but also overcome the non linear effect induced by fiber cavity spectral distortion and fiber nonlinear B integral on the adverse effects of pulse width, pulse compression is easy to get femtosecond pulse; increasing the pump pulse width, fiber laser output, can be easily tuned by adjusting the pump power output The pulse width is used to obtain the picosecond pulse, which is suitable for the mode-locked fiber laser with low repetition rate.

【技术实现步骤摘要】

一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置本技术涉及一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置，属于激光
光纤激光器具有体积小、重量轻、易于集成化的优点。将光纤激光器作为种子源进行放大能够获得高功率、性能稳定的激光脉冲。能够应用在工业切割、激光打标、激光武器、生物探测等领域。对于采用非线性偏振旋转效应实现锁模的光纤激光器，由于利用了光脉冲的偏振角度与光强度之间的非线性关系，所以需要较高的泵浦光功率才能够实现锁模，并且这种光纤激光器不能在较低的泵浦功率下实现自启动锁模，且不能保证每次启动锁模的状态都相同，稳定性不好，在工业应用中造成了极大的不便，限制了它的应用范围，还有非线性偏振旋转锁模的激光器需要人工手动调节偏振控制器来实现锁模，操作繁杂，这也造成了这种激光器在生产中的人工成本高昂，不利于推广应用。对于现有的半导体可饱和吸收反射镜(简称:SESAM)锁模的光纤激光器，在激光器运转过程中，激光长期照射SESAM的一个区域，会降低SESAM的使用寿命。如果可以降低锁模的泵浦阈值，降低SESAM承受的光强，可以延长SESAM锁模激光器的寿命。而且单纯SESAM锁模的激光器难以得到低重复频率的锁模脉冲。而对于环形非线性反射镜(简称:Sagnac)，它能够通过利用光在环形镜中的非线性相移，不同强度的光产生不同的相移量，当光强使得相移为n时，可以有最大的透过率，其他强度的光的透过率较小，这相当于获得了可饱和吸收体的性质，而且可以具有较低的锁模阈值，脉冲的稳定性也很优越，但是由于单纯使用环形非线性反射镜的激光器，需要在腔内加入偏振控制器来完成锁模，所以它和非线性偏振旋转锁模一样使用起来不方便。因此，有必要解决如上问题。本技术克服了上述技术的不足，提供了一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置，其通过在一个激光腔内结合半导体可饱和吸收反射镜与环形非线性反射镜两种窄化脉冲的方式，使得激光器兼具两者的优点，既能够实现自启动，又能够获得稳定的锁模脉冲，还有很低的泵浦阈值，能够延长半导体可饱和吸收反射镜的使用寿命。这种结构的激光器还具有脉冲宽度可调节、可实现低重复频率输出、可输出高斯型光谱等优点，而且通过将半导体可饱和吸收镜与光纤封装，可以实现全光纤的锁模激光器，输出脉冲进一步压缩后可以得到飞秒量级，能够作为性能优质的种子源进行放大，用于工业切割、军事武器、生物分子探测、光谱成像等领域。为实现上述目的，本技术采用了下列技术方案:—种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置，包括有用于产生泵浦光的泵浦源1，用于产生激光增益所需的粒子数反转的增益光纤3，用于非线性吸收、诱导锁模自启动的半导体可饱和吸收反射镜4，以及用于非线性反射以钳制激光腔内锁模脉冲峰值功率的环形非线性反射镜6，所述环形非线性反射镜6入射端通过增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4连接形成激光谐振腔，在激光谐振腔上设有用于将泵浦源I的泵浦光注入激光谐振腔的波分复用器2和用于耦合输出锁模脉冲的光纤耦合器5，所述波分复用器2上设有一泵浦光输入端、一信号入射端和一复用端，所述波分复用器2的泵浦光输入端与泵浦源I输出端连接，波分复用器2的信号入射端、复用端分别连接在激光谐振腔内，所述光纤耦合器5上设有一输入端、一直通输出端和一I禹合输出端,光纤I禹合器5的输入端、直通输出端分别连接在激光谐振腔内，光纤耦合器5的耦合输出端作为锁模脉冲输出端。作为优化实施方案，所述波分复用器2、光纤耦合器5都设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，光纤耦合器5输入端与环形非线性反射镜6入射端连接，光纤耦合器5直通输出端与波分复用器2的信号入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3连接。作为优化实施方案，所述波分复用器2设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，所述光纤耦合器5设置在增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4之间，波分复用器2的信号入射端与环形非线性反射镜6入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3 —端连接，增益光纤3另一端与光纤耦合器5的输入端连接，光纤耦合器5直通输出端与半导体可饱和吸收反射镜4连接。作为优化实施方案，所述波分复用器2设置在环形非线性反射镜6与增益光纤3之间，所述光纤耦合器5设置在增益光纤3与半导体可饱和吸收反射镜4之间，波分复用器2的信号入射端与环形非线性反射镜6入射端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3 —端连接，增益光纤3另一端与光纤耦合器5的直通输出端连接，光纤耦合器5的输入端与半导体可饱和吸收反射镜4连接。作为优化实施方案，所述波分复用器2设置在半导体可饱和吸收反射镜4与增益光纤3之间，所述光纤耦合器5设置在增益光纤3与环形非线性反射镜6之间，波分复用器2的信号入射端与半导体可饱和吸收反射镜4连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3 —端连接，增益光纤3另一端与光纤耦合器5的直通输出端连接，光纤耦合器5的输入端与环形非线性反射镜6入射端连接。作为优化实施方案，所述光纤耦合器5、波分复用器2都设置在半导体可饱和吸收反射镜4与增益光纤3之间，光纤耦合器5的输入端与半导体可饱和吸收反射镜4连接，光纤耦合器5的直通输出端与波分复用器2的信号输入端连接，波分复用器2的复用端与增益光纤3连接。如上所述的环形非线性反射镜6为通过将一个2X2的光纤耦合器的两个输出端连接构成，环形非线性反射镜6上设有一可用于输出锁模脉冲的剩余端。作为优化，所述环形非线性反射镜6的环路部分设有用于增加腔长以调节激光器的重复频率的单模光纤7。如上所述的增益光纤3为掺稀土元素离子单模增益光纤或拉曼增益光纤。与现有技术相比，本技术的有益效果是:1、本激光器的泵浦光功率阈值低，只需要很低的泵浦光功率就可以实现锁模，可以降低激光腔内的非线性效应。2、本激光器利用半导体可饱和吸收反射镜与光纤封装实现全光纤的锁模激光器，在光纤激光腔中加入环形非线性反射镜，环形非线性反射镜的非线性反射有助于降低饱和吸收的阈值，形成稳定的锁模自启动，不需要人工调校，使用方便，适合工业化生产。3、本激光器利用环形非线性反射镜的非线性反射率对光纤激光腔内峰值功率产生钳制作用，确保自启动锁模脉冲的高稳定性，获得稳定性好的锁模脉冲序列，同时降低锁模脉冲强度涨落及相位噪声。4、本激光器利用环形非线性反射镜的非线性环形反射实现锁模脉冲峰值功率钳制，利于克服脉冲涨落对半导体可饱和吸收反射镜可能的损伤。5、本激光器可以通过调节泵浦光功率来方便地调节脉冲宽度，增加泵浦光，光纤激光输出脉冲宽度变宽。6、本激光器在低泵浦阈值下锁模自启动，可克服光纤非线性B积分对脉冲宽度的影响，输出脉冲易于压缩，得到脉冲对比度高的纯净的飞秒脉冲。7、本激光器实现超低阈值的自启动锁模，适合低重复频率光纤激光的锁模；可以通过在腔内增加几百米的单模光纤，实现低于IMHz重复频率的激光脉冲输出。8、本激光器在低泵浦阈值下锁模自启动，可克服光纤腔内非线性效应可能诱导的光谱畸变，输出无光谱畸变的高斯型光谱。附图说明图1是本技术的实施例1结构原理图。图2是本技术的实施例2结构原理图。图3是本技术的实施例3结构原理图。图4是本技术的实施例4结构原理图。图5是本技术的实施例5结构原理图。以下结合附图与本技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低阈值自启动锁模的全光纤激光器装置，其特征在于：包括有用于产生泵浦光的泵浦源（1），用于产生激光增益所需的粒子数反转的增益光纤（3），用于非线性吸收、诱导锁模自启动的半导体可饱和吸收反射镜（4），以及用于非线性反射以钳制激光腔内锁模脉冲峰值功率的环形非线性反射镜（6），所述环形非线性反射镜（6）入射端通过增益光纤（3）与半导体可饱和吸收反射镜（4）连接形成激光谐振腔，在激光谐振腔上设有用于将泵浦源（1）的泵浦光注入激光谐振腔的波分复用器（2）和用于耦合输出锁模脉冲的光纤耦合器（5），所述波分复用器（2）上设有一泵浦光输入端、一信号入射端和一复用端，所述波分复用器（2）的泵浦光输入端与泵浦源（1）输出端连接，波分复用器（2）的信号入射端、复用端分别连接在激光谐振腔内，所述光纤耦合器（5）上设有一输入端、一直通输出端和一耦合输出端，光纤耦合器（5）的输入端、直通输出端分别连接在激光谐振腔内，光纤耦合器（5）的耦合输出端作为锁模脉冲输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，茹启田，
申请(专利权)人：广东汉唐量子光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：