[发明专利]使用电子控制偏振元件用于激光锁模的启动和优化有效

专利信息
申请号: 201780045008.1 申请日: 2017-06-03
公开(公告)号: CN109478761B 公开(公告)日: 2021-02-12
发明(设计)人: D·温特斯;M·S·基什内尔;S·J·巴克斯 申请(专利权)人: 索雷博股份有限公司
主分类号: H01S3/11 分类号: H01S3/11;H01S3/067
代理公司: 深圳市百瑞专利商标事务所(普通合伙) 44240 代理人: 金辉
地址: 美国新*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 使用 电子 控制 偏振 元件 用于 激光 启动 优化
【说明书】:

用于锁模光纤激光腔的装置包括两个可变延迟器组件和偏振元件。可变延迟器组件每个都具有两个电子可寻址元件和一个固定元件。第一可变延迟器组件准备适合于NPE锁模的偏振状态以发射到光纤中,并且第二可变延迟器组件在入射到偏振元件上之前控制离开光纤之后的偏振状态。控制系统控制电子可寻址相位延迟器,以便创建和修改用于锁模光纤激光器的条件。

技术领域

发明涉及一种使用电子控制偏振元件(例如液晶(LC)元件)对激光振荡器进行锁模的系统,以通过非线性偏振演化(NPE)设定锁模的条件。

背景技术

非线性偏振演化(NPE)是一种用于在激光中诱导锁模的既定方法。在NPE中,激光腔内的光束的偏振状态可以通过与材料的相互作用以依赖于强度的方式改变。当与偏振元件组合时,这可以引起依赖于强度的传输。如果配置得当,这种非线性偏振旋转可以是有效的可饱和吸收器,其中激光腔内光学损耗随着强度的增加而减小用于促进激光振荡器中的脉冲形成(锁模操作)。

为了实现期望的行为,其中短脉冲(具有高强度)经历比连续波(CW)操作(具有低强度)更少的损耗,必须控制光进入非线性偏振旋转介质的偏振。该偏振控制通常使用一个或多个固定延迟器(波片)来实现,该固定延迟器(波片)可以手动或通过电动旋转台旋转,以实现期望的偏振状态。已经使用电动旋转台用于偏振光学器件来自动识别用于锁模光纤振荡器的正确配置。或者,可以使用光纤偏振控制器来实现必要的偏振控制,该光纤偏振控制器向光纤施加力以引起由于光纤中的应力引起的双折射引起的偏振变化。电动元件可能很慢,需要大量时间自动锁模激光器。使用(例如)压电致动器向光纤施加力可以是快速的,但是需要高电压来驱动致动器,并且由此产生的有限的调节范围通常需要用户干预来进行补偿。理想情况是使用电子控制以最少数量的致动器访问所有可能的偏振状态。

NPE锁模机制特别适用于光纤激光器,其中以导模式传播允许非线性相的累积。实际上,NPE机制凭借其近瞬时非线性响应(“快速”可饱和吸收器动作)导致产生最短可能的脉冲持续时间。然而,众所周知,光纤内部的光的偏振状态可以由于光纤中的应力而旋转,该应力可以随时间或与诸如温度的环境条件而变化。实际上,已经表明,即使光纤在振荡器中的尺寸稳定安装,来自光纤本身的原始制造的材料松弛将导致偏振旋转特性的连续弛豫。温度、机械应力和其他因素也会影响运行。结果是,虽然基于NPE锁模的光纤激光器可以在几个月的时间内运行而无需手动调整以重新优化NPE机制,但在此期间激光器的运行明显漂移,最终导致激光器锁模失效。

电子致动的延迟器,例如向列型液晶(LC),可以类似于电子控制波片使用。当驱动电压低(几十伏或更低),它们的响应时间短(大约毫秒),并且它们随时间具有良好的稳定性时,这种延迟器提供了一种极具吸引力的偏振的电控制方法。诸如铁电或光图案化液晶的其他致动器也适合于这种用途。

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