高重复频率被动锁模光纤激光器论文和设计-潘伟巍

全文摘要

一种基于全光纤法布里‑珀罗内腔和可饱和吸收体的高重复频率被动锁模光纤激光器，包括全光纤法布里‑珀罗内腔、有源光纤、隔离器、可饱和吸收体、泵浦耦合器、输出耦合器以及泵浦源。本实用新型将全光纤法布里‑珀罗内腔作为间隔透射峰滤波器与被动锁模结合，在保持了被动锁模光纤激光器简单紧凑、易于制作、稳定性高等优点的同时大大提高了输出锁模超短脉冲的重复频率，具有很大的发展前途和很高的应用价值。

主设计要求

1.一种高重复频率被动锁模光纤激光器，其特征在于：包括全光纤法布里-珀罗内腔(1)、有源光纤(2)、隔离器(3)、可饱和吸收体(4)、泵浦耦合器(5)、输出耦合器(6)以及泵浦源(7)；所述的全光纤法布里-珀罗内腔(1)由相同的两个光纤布拉格光栅的两端相互熔接而成，所述的全光纤法布里-珀罗内腔(1)、有源光纤(2)、隔离器(3)、可饱和吸收体(4)、泵浦耦合器(5)以及输出耦合器(6)依次首尾相连，所述的输出耦合器(6)尾端与全光纤法布里-珀罗内腔(1)的输入端相连，形成环形腔结构，所述的泵浦耦合器(5)的自由端接泵浦源(7)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高重复频率被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的全光纤法布里-珀罗内腔(1)对于光纤激光器产生的激光纵模有选模滤波作用。

3.根据权利要求1所述的高重复频率被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的有源光纤(2)是掺杂镱、铒、铥和铋不同稀土离子的增益光纤，或者是高非线性光纤，利用受激拉曼散射和光参量过程非线性效应来产生激光。

4.根据权利要求1所述的高重复频率被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的可饱和吸收体(4)是半导体可饱和吸收镜、石墨烯以及碳纳米管真实可饱和吸收体，或者是非线性偏振旋转和非线性环形镜等效可饱和吸收体。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器，特别是一种基于腔内全光纤法布里-珀罗腔和可饱和吸收体的高重复频率被动锁模光纤激光器。

背景技术

锁模光纤激光器凭其超窄的脉冲宽度、超高的峰值功率在强场物理、精密测量、光学传感、测距及精密加工等领域有着重要应用。通常激光器获得锁模脉冲输出的方式有以下两种：

一、主动锁模。在激光器谐振腔腔内加入强度或相位调制器，当调制器的相邻调制时间间隔与激光在谐振腔内单次振荡的时间相匹配时可在腔中选出一个脉冲并对其不断放大和窄化，最终得到窄脉宽的锁模脉冲输出。此方法的缺点是由于调制器的调制速率限制了最终的脉冲宽度，且调制器的存在会使激光器的整体结构变得复杂。{参见Haus HA.Mode-locking of lasers[J].IEEE Journal of Selected Topics in QuantumElectronics,2000,6(6):1173-1185.}

二、被动锁模。向腔内加入可饱和吸收体利用其光强越小吸收越大，光强越大吸收越小的特点对腔内激光光强进行调制，选出光强最大的部分通过受激辐射进行放大并不断削去其前后沿，压窄脉宽，最终能得到超短脉宽、超高峰值功率的锁模脉冲输出。{参见Ippen E P.Principles of passive mode locking[J].Applied Physics B,1994,58(3):159-170.}

高重复频率锁模光纤激光器在超精密光谱学、高速光学通信、材料加工、非线性光学、显微技术和天文研究等方面有巨大的潜在应用价值。通常获得高重频锁模激光输出的方式有以下几种：

一、利用普通锁模光纤激光器只有一个脉冲在激光器谐振腔内振荡且振荡一次输出一次的特点，通过减小谐振腔长度的方式缩短脉冲在谐振腔内单次振荡的时间从而减小相邻输出的脉冲的时间间隔以增大输出锁模脉冲的重复频率。此种方法的输出锁模脉冲重复频率受到现有增益光纤长度和可饱和吸收体长度的限制很难获得10GHz以上的重复频率从而影响其在实际中的应用。{参见Yamashita S,Inoue Y,Hsu K,et al.A 2cm-longfiber Fabry-Perot mode-locked laser incorporating carbon nanotubes[C]\/\/Conference on Lasers and Electro-Optics.Optical Society of America,2004:CTuD7.}

二、利用谐波锁模的方式。普通锁模光纤激光器的输出脉冲重复频率即一阶重复频率由其谐振腔内折射率和谐振腔长度决定：设计图

高重复频率被动锁模光纤激光器论文和设计

高重复频率被动锁模光纤激光器论文和设计-潘伟巍

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