[实用新型]一种全正色散、全保偏光纤激光器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及超快激光技术领域，特别是涉及一种采用驻波腔结构及全保偏光纤的全正色散、全保偏光纤激光器。 

背景技术

    相比传统固体激光器，光纤激光器具有结构紧凑、免调节、易维护、低损耗、光束质量好等优点，被广泛应用于材料精细加工、超快光学、时频域激光精密控制、光通信等重要领域。近些年，光纤锁模技术的长足发展，通过光纤激光器腔内色散管理和腔内非线性效应的合理应用平衡下，使光纤激光器在单脉冲能量、脉冲宽度和长期稳定性输出方面得到较好的改善。 

    在色散管理的光纤激光器中，一般通过光栅对、棱镜等光学器件引入负色散对光纤激光器腔内色散进行补偿。在引入这些色散块件的同时，破坏了光纤激光器的全光纤性，从而增加了光纤激光器锁模调节难度。而且，此类光纤激光器受环境噪声和温度变化的影响将直接导致光纤激光器锁模状态的不稳定。全保偏、全正色散光纤激光器的研发使全光纤结构光纤激光器得以实现。 在光纤锁模激光器中，全正色散光纤激光器在不需要色散补偿的情况下，由于不受孤子效应对光纤激光器单脉冲能量的限制，光纤激光器输出的单脉冲能量往往可以达到nJ甚至更高量级。又由于不需要负色散块件的引入，使用全保偏光纤激光器得以实现不受环境噪声和温度变化的影响。 

在全正色散、全保偏光纤激光器中，光脉冲在腔内循环过程中，在增益介质中的放大增益应尽可能的大，从而使得光纤激光器输出脉冲带有较大的线性啁啾，而这个线性啁啾脉冲可以通过在腔外啁啾补偿，使脉冲宽度得以压缩。在已实现全正色散、全保偏光纤激光器中，脉冲在腔内往返增益受增益介质、泵浦功率和脉冲放大次数等等现实因素限制。 

实用新型内容

    本实用新型的目的是提供一种脉冲在腔内循环过程中，得到多次放大增益，增加泵浦效率，输出更高单脉冲能量的全正色散、全保偏光纤激光器，该激光器具有精细全光纤激光器腔结构，其单脉冲输出能量高、消光比优、结构简单、长期稳定性好。 

实现本实用新型目的的具体技术方案是： 

一种全正色散、全保偏光纤激光器，特点是：该激光器包括第一光纤耦合法拉第偏振旋转镜、掺镱光纤、波分复用器、泵浦光隔离器、半导体激光器LD、保偏光纤耦合偏振分束器、保偏光纤耦合全反镜、保偏光纤耦合器、保偏单模光纤、第二光纤耦合法拉第偏振旋转镜及窄线宽带通滤波器，所述第一光纤耦合法拉第偏振旋转镜、掺镱光纤、波分复用器、保偏光纤耦合偏振分束器、窄线宽带通滤波器、保偏光纤耦合器、保偏单模光纤、第二光纤耦合法拉第偏振旋转镜依次连接，半导体激光器LD、泵浦光隔离器依次连接波分复用器，保偏光纤耦合全反镜连接保偏光纤耦合偏振分束器，保偏光纤耦合器与保偏单模光纤之间为熔接；

所述半导体激光器LD为抽运泵浦，掺镱光纤为保偏增益光纤；保偏光纤耦合器、保偏单模光纤、第二光纤耦合法拉第偏振旋转镜、窄线宽带通滤波器、保偏光纤耦合偏振分束器、波分复用器、掺镱光纤、第一光纤耦合法拉第偏振旋转镜及保偏光纤耦合全反镜构成驻波腔；其中，保偏光纤耦合器、保偏单模光纤及第二光纤耦合法拉第偏振旋转镜组成锁模机制。

    本实用新型采用驻波腔结构设计，使得激光脉冲在光纤激光器腔内单次往返时，经历多次放大，增大了脉冲增益，使输出光脉冲单脉冲能量更高。通过放置驻波腔两端镜为法拉第偏振旋转镜，使得整个光纤激光腔对环境引起的线性噪声和扰动得以补偿，不受外界影响。形成一个长期稳定的，高单脉冲能量输出的全光纤激光器。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

1、本实用新型光学腔内使用了保偏光纤、相关保偏器件和保偏光纤耦合偏振分束器，有效地控制了光脉冲在腔内振荡的偏振状态，得到高消光比的光脉冲输出。

2、本实用新型在驻波腔注入泵浦光初期，腔内由于受激布里渊效应，产生100kHz以下纳秒自调Q现象。 

3、本实用新型驻波器内，当来自保偏光纤耦合器的反射光的增益大于调Q脉冲光增益时，调Q现象被抑制，从而腔内转变成锁模脉冲振荡。 

4、本实用新型可以实现自启动锁模，由自调Q现象演变为稳定锁模现象。 

5、本实用新型使光脉冲在腔内往返中，多次得到增益，增大了腔内增益效果。 

6、本实用新型使光纤激光器的输出脉冲稳定性提高，调节腔内参数可以实现纳秒、皮秒和飞秒脉冲激光的输出。 

7、本实用新型采用保偏器件及腔内偏振控制，使得光纤激光器抗环境干扰能力增强，长期稳定能力加强。