[发明专利]差频太赫兹波光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种光纤激光器，特别是一种差频太赫兹波光纤激光器。

背景技术

太赫兹波（Terahertz Wave，THz wave），是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波（1THz=10¹²THz），其波段位于电磁波谱中毫米波和远红外光之间（30μm-3mm，所以亦有文献称其为亚毫米波），是光子学技术与电子学技术、宏观与微观的过渡区域。太赫兹波频段是一个非常具有科学研究价值但尚未充分研究开发的电磁辐射区域。由于物质的THz光谱包含有非常丰富的物理和化学信息，研究物质材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义。

利用非线性光学差频方法产生THz辐射的最大优点是没有阈值，实验设备简单，结构紧凑，可室温运转。并可产生空间和时间相干性好、窄带宽、频率可连续调谐、高平均功率的THz波辐射,从而使其在分子高精细光谱、材料分析、固体物理、生物科学、食品检验、通信等研究领域都具有重要研究价值和实用意义。

差频方法产生THz波的关键技术在于如何获得功率较高、波长相近的差频抽运源（两波长相差一般不大于10nm），以及选择具有较大的二阶非线性系数、并在THz波频段内吸收系数小的非线性差频晶体。为了产生腔外差频,不仅需要这两个波长同时振荡，并且输出强度（单位时间输出的的光子数）应基本相等。在实验中，实现这两个波长同时振荡并非难事，但要使这两个波长输出功率达到接近功率输出却并非易事。

目前，差频法产生THz波的研究大都在集中在固体激光器领域，通过提取不同的分裂谱线的方法获得小波长间隔激光输出，然后利用非线性差频晶体产生腔外差频。在小波长间隔双波长激光功率控制方面主要有两种方法，其一是在腔内增加布儒斯特窗片，由于不同波长的布儒斯特角是不同的，通过调节布氏片的倾角细调两个波长的损耗，改变某波长的损耗自然可以改变该波长的输出比例；其二就是通过改变反射镜和输出镜的反射率，在调整过程中不仅要针对不同波长改变输出镜的透射率，有时还必须调整反射镜的反射率，使两波长通过腔镜获得相同的正反馈。这两种方法都比较复杂，实现起来有很大的难度，而且效果不很理想。

光纤激光器以其体积小、效率高、稳定性好、光束质量好等优点，发展十分迅速，目前在THz波激光器研究领域尚未见差频法实现太赫兹波光纤激光器的报道。

发明内容

针对目前THz波激光器研究领域中所存在的问题，本发明的目的在于，提供一种差频太赫兹波光纤激光器，该激光器采用光纤环形镜作为腔镜，其中一端采用耦合比为50：50的光纤环形镜作为宽谱全反射镜，另一端采用采用耦合比远离50：50的光纤环形镜作为输出镜，在光纤激光器内接入一个全光纤结构的射频调制的滤波器，当滤波器的吸收谱与有源光纤的增益谱中心重叠时，滤波器的吸收谱就形成对有源光纤的增益谱调制作用，其结果使调制后的增益谱由过去的单峰谱变为类似于驼峰状的双峰谱，如果这两个净增益谱的峰值高度相同，在宽谱反射镜的作用下，所激发的激光波长就会形成双波长激光输出。同时利用耦合比为50：50光纤环形镜的第2端口对激光器两波长的输出功率进行监测，利用监测数据通过对射频电源输出频率进行反馈控制，改变插入吸收谱中心波长，实现光纤激光器双波长等功率输出控制。然后利用光学差频技术对这两个波长间隔较小、输出功率相当的激光输出进行差频，获得太赫兹波激光输出。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：