[发明专利]基于金纳米颗粒可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于锁模光纤激光器领域，具体涉及一种基于金纳米颗粒可饱和吸收体器件的被动锁模掺铒光纤激光器。

背景技术

超短脉冲激光技术是近代最为前沿的技术之一，超短脉冲具有持续时间特别短，瞬时功率非常高的特点，在微加工、生物医学成像、光学相干层析等研究领域等方面具有十分重要的应用。其技术发展主要经历了主动锁模、被动锁模、同步泵浦锁模等。在激光器领域，由于主动锁模成本高、集成难，结构简单紧凑的被动锁模光纤激光器产生超短脉冲越来越受到关注。在激光器领域，在激光器腔内加入可饱和吸收体是获得超短脉冲最为常用的办法。但是由于作为可饱和吸收体的石墨烯、碳纳米管制作工艺复杂、成本高等，很难在一般条件下自主搭建可饱和吸收体锁模激光器以获得超短脉冲。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于利用新物质进行锁模，提供一种基于金纳米颗粒可饱和吸收体器件的被动锁模掺铒光纤激光器，拓展锁模激光器的种类。

为达到上述目的，本发明的构思如下：

金纳米颗粒可饱和吸收体是基于表面等离子共振原理的可饱和吸收器件，当泵浦光在腔内传输时，在光纤锥区产生渐逝波，然而金纳米颗粒在表面存在表面等离子波，当渐逝波与表面等离子波相遇并产生表面等离子共振时，会产生表面等离子共振吸收，利用其饱和吸收特性对能量进行选择性吸收，从而获得锁模脉冲。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种基于金纳米颗粒可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤激光器，包括泵浦源，波分复用器，掺铒光纤，耦合比为10：90的1*2耦合器，偏振无关隔离器，纳米金锁模器件和偏振控制器；所述泵浦源连接波分复用器的输入口a，所述波分复用器的输出口c依次连接掺铒光纤和1*2耦合器的输入口d，所述1*2耦合器的输出口f依次连接偏振无关隔离器，纳米金锁模器件和偏振控制器，所述偏振控制器连接波分复用器的输入口b组成闭合回路；所述1*2耦合器的输出口e为整个激光器的输出端口。

所述泵浦源为波长980nm的半导体光纤激光器。

所述波分复用器为980/1550nm波分复用器。

所述纳米金锁模器件由金纳米颗粒和锥形光纤制作而成，金纳米颗粒的尺寸为数十纳米，利用光学沉积的方法将金纳米颗粒吸附于锥形光纤的锥区。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明基于金纳米颗粒可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤激光器，通过改变金纳米颗粒的尺寸大小可以对不同波长产生较强的吸收，从而在很宽的波长范围内实现可饱和吸收，可以用于多种增益介质的激光器。本发明基于金纳米颗粒可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤锁模激光器制作简单，成本低，适用性强。本发明结构简单紧凑，在较低实验条件下可实现短脉冲输出。

附图说明

图1是本发明被动锁模掺铒光纤激光器的结构示意图。

图2是纳米金锁模器件结构示意图。

图3是耦合器中e端的输出光谱。

图4是耦合器中e端输出通过光电探测器后接入示波器中的时域图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。

如图1所示，一种基于金纳米颗粒可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤激光器，其特征在于，包括泵浦源1，波分复用器2，掺铒光纤3，耦合比为10：90的1*2耦合器4，偏振无关隔离器5，纳米金锁模器件6和偏振控制器7；所述泵浦源1连接波分复用器2的输入口a，所述波分复用器2的输出口c依次连接掺铒光纤3和1*2耦合器4的输入口d，所述1*2耦合器4的输出口f依次连接偏振无关隔离器5，纳米金锁模器件6和偏振控制器7，所述偏振控制器7连接波分复用器2的输入口b组成闭合回路；所述1*2耦合器4的输出口e为整个激光器的输出端口。

如图2所示，所述纳米金锁模器件6由金纳米颗粒和锥形光纤制作而成，金纳米颗粒的尺寸为数十纳米，利用光学沉积的方法将金纳米颗粒吸附于锥形光纤的锥区。具体制作过程如下：利用熔融拉锥机对一段去了涂覆层的标准单模光纤进行拉锥，将拉锥后的单模光纤水平放置在载玻片上，两端利用胶带固定，然后用光纤输出的功率可调光源与其熔接，再将所述的纳米金溶液滴于锥区，通光，在光纤纤芯i中传播的光会因为光纤形变进入包层j中，进而一部分光漏出包层进入溶液中成为渐逝波，使得利用锥区渐逝波与溶液作用的热效应，经过一段时间后，光纤锥区g覆盖一定量的金纳米颗粒，锁模器件制作完成。