[发明专利]一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源

说明书

本发明公开了一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源。锁模激光光源包括锁模单元、粒子数反转单元、第一环形器、第二环形器、保偏光纤及输出单元。锁模激光光源设有顺时针谐振腔和逆时针谐振腔，逆时针谐振腔利用起偏器对激光器谐振腔内不同偏振方向的光的选择透过性，实现光纤激光器锁模，完成普通激光脉冲输出。顺时针谐振腔利用保偏光纤向激光器引入双折射效应，实现激光器矢量脉冲输出。与现有技术相比，系统具备两个方向维度的输出能力，并且能够同时实现两种不同类型的激光输出，是一种多维度，多样化的复合型超快激光光源。

技术领域

本发明涉及的是一种超快激光技术，更具体的，涉及一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源。

背景技术

掺铒锁模光纤激光器由于在光通信、材料处理、光频梳、生物医学和非线性光学等领域的重要应用，得到了深入的研究。与其他激光器相比，光纤激光器具有增益系数高、工作波长范围广、散热好和无需对准调节等诸多优点。此外它也为研究光线中非线性光波的演化提供了一个很好的实验平台。

矢量脉冲由于其比标量脉冲更复杂更丰富的动力学特性，近年来被广泛的研究。矢量脉冲包含两个正交偏振且相位锁定或群速度锁定的脉冲成分，一般产生于不存在偏振敏感元件的光纤激光器中。目前主要有三类锁模机制的锁模光纤激光器：第一类，基于非线性光纤环形镜/非线性放大环形镜的锁模光纤激光器，其普遍存在着锁模阈值高以及偏振敏感等本质缺陷；第二类，基于光纤非线性效应的等效可饱和吸收体，非线性偏振旋转锁模光纤激光器，有着恢复时间短，损伤阈值高等优点，但因为需要采用起偏器或光纤偏振隔离器，难以产生矢量脉冲；第三类基于真实可饱和吸收体的锁模光纤激光器，当光脉冲通过可饱和吸收体时，脉冲前沿和后沿相对于中间部分会经历更大的损耗，从而实现脉冲窄化。由于此类激光器往往不包含偏振相关元件，被广泛的应用于矢量脉冲研究，但由于其使用材料的锁模机理，在脉冲动力学研究上存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源。目的在于提供一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光器，并且实现一种产生矢量脉冲的具有丰富动力学现象的混合锁模光纤激光器，为脉冲动力学研究提供一个全新的平台。

为实现上述目的，本发明提供一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源，包括：

光纤激光光源包括依次连接的锁模单元、粒子数反转单元及输出单元，光纤激光光源还包括第一环形器、第二环形器及保偏光纤，锁模单元的另一端与第二环形器的第二端连接，第二环形器的第三端通过保偏光纤与第一环形器的第一端连接，第二环形器的第一端同第一环形器的第三端连接，第一环形器的第二端同输出单元的另一端连接；

锁模单元、粒子数反转单元、输出单元、第一环形器及第二环形器构成顺时针谐振腔，通过锁模单元提供的非线性偏振旋转锁模机制使标量脉冲经由输出单元的第二输出端输出；

锁模单元、粒子数反转单元、输出单元、第一环形器、保偏光纤及第二环形器构成逆时针谐振腔，锁模单元提供的非线性偏振旋转锁模机制，逆时针谐振腔非线性光波经过保偏光纤的双折射下产生群速差，实现矢量脉冲经由输出单元的第一输出端输出。

顺时针谐振腔中，在锁模单元提供的非线性偏振旋转锁模机理的作用下实现标量脉冲在输出单元第二端口的输出。逆时针谐振腔中在保偏光纤的较强的双折射作用下，会引入偏振损耗使脉冲分裂，快轴和慢轴的脉冲产生频率差，逆时针谐振腔内两个正交偏振方向的非线性光波能够产生群速度差，通过波长的偏移实现两正交偏振方向光波的群速度锁定，作为一个整体传输，产生群速度锁定矢量脉冲，在输出单元第一输出端口输出。

进一步地，光纤激光光源还包括可饱和吸收体，可饱和吸收体的一端同第一环形器的第二端连接，可饱和吸收体的另一端同输出单元的另一端连接；用于对矢量脉冲进行整形。

基于锁模单元的非线性偏振旋转锁模机制和基于可饱和吸收体的锁模机制混合锁模实现两维度的超短脉冲激光输出。