[实用新型]一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器

说明书

本实用新型公开一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器，包含级联泵浦系统、主振荡器环路和非线性光学环形镜系统两个部分。采用本实用新型技术方案，无需借助空间元器件即实现锁模脉冲输出，设计简单、结构紧凑、具有高稳定性、高效率的特点。

技术领域

本实用新型属于激光技术和非线性光学领域，尤其涉及一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器。

背景技术

在过去的几十年中，发射超短脉冲的锁模激光器在越来越多的领域扮演了重要的角色，涵盖了诸如激光加工、通信传感、探测诊断、生物医学、大气监测、雷达、光频梳等众多领域。光纤激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、输出光束质量好等优点，受到人们的广泛关注。

在光纤脉冲激光器的研究中，锁模是能够产生超短脉冲的重要方法。一般途径是在激光器内加入实体可饱和吸收体来实现皮秒、飞秒脉冲输出，例如半导体可饱和吸收镜(SESAM)、碳纳米管、石墨烯和二硫化钨等二维材料。碳纳米管、石墨烯和二硫化钨等二维材料目前应用还不成熟，长期工作稳定性还有待验证。SESAM是目前应用最广泛的锁模材料，但是存在制作工艺难，生产成本较高，损伤阈值很低等问题，而且工作寿命只有几千个小时，长时间工作会出现锁模退化，甚至锁模丢失等现象。这类实体可饱和吸收体具有较高的成本、较低的损伤阈值、工作寿命受限等缺点，并且光纤与实体可饱和吸收体的结合会增加系统复杂性，引入额外损耗，降低系统稳定性，不利于长期稳定工程化应用。

另一种锁模方式是利用光纤的非线性效应来实现，例如：采用基于非线性偏振旋转(NPR)效应的锁模技术以及采用非线性环形镜 (NOLM/NALM)锁模技术。NPR锁模技术采用随机偏振的光纤系统，抗环境干扰能力弱、稳定性很差。而NOLM/NALM锁模技术极容易损坏泵浦源，导致生产成本提升不少，不利于产业化和实用推广。

实用新型内容

为了解决传统锁模技术成本高、工作寿命有限的问题，获得稳定高效、长期工作的全光纤脉冲激光光源，避免实体可饱和吸收体等空间元器件用于脉冲产生，同时保护泵浦源不被损坏。本实用新型提供一种级联泵浦的全光纤偏振被动锁模激光器，无需借助空间元器件即实现锁模脉冲输出，设计简单、结构紧凑、具有高稳定性、高效率的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器，不同于常规直接采用泵浦源泵浦光纤激光器，而是采用级联泵浦的方案，先将亮度较低的泵浦激光转换为亮度较高的的短波长光纤激光，再以产生的光纤激光作为泵浦光来泵浦另一台光纤激光器。主要分为级联泵浦系统、主振荡器环路和非线性光学环形镜系统两个部分。

级联泵浦系统可以采用线型腔结构，也可以采用环形腔结构；可以纤芯泵浦，也可以包层泵浦；可以单泵，也可以合泵；输出位置可以在腔内输出，也可以在腔外输出。主振荡器环路和非线性光学环形镜系统通过保偏光纤分别构成两个闭合回路，并分别与2x2保偏耦合器的四个端口连接并呈“8”字腔形；非线性环形镜环路里可以加入保偏增益光纤放大，也可以不加保偏增益光纤。

一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器，其包括：

泵浦源1、第一保偏光纤合束器或者第一保偏光纤波分复用器2、第一保偏增益光纤3，第一保偏反射型光纤布拉格光栅4、第二保偏反射型光纤布拉格光栅5、第一保偏1x2耦合器6、第一保偏光纤隔离器7、第二保偏光纤合束器或者第二保偏光纤波分复用器8、第二保偏增益光纤9、第二保偏隔离器10、2x2保偏耦合器11、保偏无源光纤12、第二1x2保偏耦合器13；