[发明专利]具有端面反射结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种具有端面反射结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器。

背景技术

20世纪90年代后期以来，随着半导体激光器和掺杂光纤制作技术的日趋成熟，光纤激光器的研究工作取得了很大的进展，输出功率、波长调谐范围等诸多性能得到了显著提高。掺稀土元素光纤激光器的研究更是受到世界各国的普遍关注，成为国际激光研究领域的焦点之一，光纤本身具有波导式的结构，而且纤芯细，损耗低，可以在光纤纤芯产生很高的功率密度，这就决定了光纤激光器可以有很高的泵浦效率，从而能在较低的泵浦功率下保持连续工作，并且光纤圆柱型的结构可以使其与现有的光纤通信系统实现高效的耦合。在激光武器、激光精密加工、激光医疗和光纤通信等领域拥有较好的发展空间和应用前景。

光纤轻巧灵活的特性决定了光纤激光器的腔型是多种多样的，常用的光纤激光器一般分线型腔和环型腔两种：环型腔不需要反射腔镜对，只需将相应所用器件按照光路顺序依次连接在环型腔中即可，但是环型腔结构复杂，并且模式锁定易受环型腔长度的影响；采用线型腔结构并使用光纤光栅做谐振腔后，能够简化激光器的结构，使线宽窄化，提高信噪比和可靠性，进而提高光束质量。若采用光纤光栅时将其与波分复用器的尾纤和增益光纤熔接为一体，降低了损耗，也就降低了光纤激光器的阈值，提高了输出激光的斜效率。

光纤激光器的锁模技术有主动锁模和被动锁模两种，实验中常用被动锁模光纤激光器，因为其结构简单、体积小、价格低廉、稳定性高，再加上光谱宽、脉宽窄，很容易实现fs级别的锁模。根据锁模机制的不同，被动锁模光纤激光器主要可分为可饱和吸收体锁模、非线性偏振旋转锁模和8字腔锁模。而可饱和吸收体是影响光纤激光器发展的重要因素，可用于线型腔的可饱和吸收体结构一般有以下几种：1)半导体可饱和吸收镜，它的发展是目前为止最为成熟的，基本已经实现商业化，但是随着人们对其光学性能的要求越来越高，它的各种缺点开始显露出来，其制备工艺复杂且成本较高，而且材料的吸收带宽是根据反射镜上可饱和吸收体的厚度决定的，由于工艺的限制，它的吸收带宽一般较窄，需要半导体能带工程来设计其工作波长，其在近红外波段性能较好，但是很难工作在中远红外波段。2)反射镜结构二维纳米材料可饱和吸收体，近年来，伴随着光学非线性纳米材料的兴起，可饱和吸收器件正迎来一场变革，新型二维纳米材料可饱和吸收体具体表现为尺寸更小，更容易整合到激光器中，价格更便宜，工作范围更宽，性能更好。所以出现了一种反射镜结构的二维纳米材料可饱和吸收体，但是反射镜结构二维纳米材料可饱和吸收体的制作方法是将二维纳米材料直接镀在玻片之上，通常要将玻片与光纤端面进行高精度耦合，以使其紧密地贴近光纤端面，从而避免散射损耗的出现。通常光纤端面与反射镜的夹角不能大于1°，这就使得实验调整起来非常困难，而且实验中需要将传输光的FC头紧贴玻片，很容易划伤玻片上镀的材料层，而且该结构的插入损耗较大。所以找寻一种用于线型腔的基于新型二维纳米材料的可饱和吸收体结构是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有端面反射结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器，不需要玻片与光纤端面的高精度耦合，直接将二维纳米材料镀在光纤端面上，以减小插入损耗、降低成本、提高损伤阈值，使用起来灵活方便。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有端面反射结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器，包括：泵浦源、波分复用器、光纤光栅、增益光纤、可饱和吸收体和隔离器；

所述泵浦源，输出泵浦光；

所述波分复用器，具有第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端；所述第一输入端接收所述泵浦光，通过所述波分复用器对所述泵浦光进行合成，得到合成光信号，通过所述第一输出端输出；

所述光纤光栅，对所述合成光信号中的波长满足光纤光栅布拉格条件的光信号进行反射，对其余波长的光信号进行透射；

所述增益光纤，接收由所述光纤光栅透射出的光信号，对所述光信号产生增益放大，输出激光；