[发明专利]全正色散腔锁模全光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，特别涉及一种具有高脉冲重复率超短激光脉冲输出的被动锁模全光纤激光器，适用于产生稳定的超短激光脉冲输出用于多光子成像显微等生物医学应用等和采用直接差频法产生超短脉冲中红外激光辐射用于分子系统的泵浦-探测等科学实验，环境监测和微波光子学及生物物理学探测等，属光信息技术领域。

背景技术

现今分子系统的泵浦-探测等科学实验，环境监测和微波光子学及生物物理学探测等需要高平均功率超短脉冲的中红外光源。近年来固体激光介质如可调谐钛宝石激光器技术和谐波频率变换技术及光参量振荡与放大技术的发展，高重复率超短光脉冲覆盖从200nm的极紫外到4μm的中红外都已得到实现。而THz系统可提供的波长超过20μm。

近年来，高功率光纤超短光脉冲激光技术的飞速发展为发展基于光纤激光技术的双波长混频产生高功率高重复率中红外辐射光源提供了新的机遇和可能性(H.M.Pask，R.J.Carman，D.C.Hanna，A.C.Tropper，C.J.Mackechnie，P.R.Barber，and J.M.Dawes，IEEE J.Sel.Top.QuantumElectron.1，2(1995).)(F.Roser，J.Rothhard，B.Ortac，A.Liem，O.Schmidt，T.Schreiber，J.Limpert，and A.Tunnermann，Opt.Lett.30，2754(2005).)。光纤激光器因其独特的波导结构具有简单、高效率、坚固、轻量、一体化、高可靠性、高稳定性。而最近具有宽带激光振荡的掺Nd³⁺、Pr³⁺，Yb³⁺、Er³⁺和Tm³⁺光纤激光器及放大器的进展提供了产生波长大于1μm的双波长超短脉冲激光的可能性。而掺Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺和Tm³⁺光纤(Tm³⁺＞200nm，Er³⁺＞80nm)特别是掺Tm³⁺光纤因其具有很宽增益带宽因此也是产生双波长飞秒激光脉冲振荡潜在的有效的介质(H.M.Pask，R.J.Carman，D.C.Hanna，A.C.Tropper，C.J.Mackechnie，P.R.Barber，and J.M.Dawes，IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron.1，2(1995).)。

利用半导体可饱和吸收体作为锁模元件在光纤激光器中实现被动锁模产生超短激光脉冲一直是一个受到高度重视的研究领域(A.Isoma ki et al，Optics Express，Vol14，No.20，9238，2006)(A.Chong et al，Opt.Lett.，Vol.33，No.22，2638，2008)，并已有大量的研究结果发表，也有一些商业产品。但已有的商业化锁模光纤激光器只输出单波长激光，尚无商品化双波长锁模光纤激光器。

最近的关于工作在全正色散区的掺Y_b³⁺光纤激光文献报道(FrankW.Wise et al，High energy femtosecond fiber lasers based on pulsepropagation at normal dispersion，Laser  &Photonics.Rev.2，No.1-2，58-73，2008)使得输出大能量、结构稳定、实用化的超短脉冲光纤激光器技术又向前迈进了一大步。尽管由于全正色散腔体使得这种锁模光纤激光器输出带有大量正的线性啁湫的皮秒激光脉冲，但采用腔外色散压缩后可以得到变换极限的大能量飞秒激光脉冲，当然由于这种激光器采用光谱滤波光脉冲压缩的机理使得激光器输出的光谱带宽受到一定的限制.但由于这种激光器结构简化并可以实现全光纤化并输出皮秒级大能量锁模光脉冲，因此受到学术界的重视。