[发明专利]具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器

说明书

具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器，属于光纤激光器技术领域，为了提高被动锁模掺铥光纤激光器输出的重复频率，泵浦激光器与铒镱共掺光纤放大器连接；铒镱共掺光纤放大器与波分复用器连接，波分复用器与掺铥光纤连接；掺铥光纤与隔离器连接，隔离器与滤波器连接；滤波器与输出耦合器连接，输出光经过输出耦合器输出；输出耦合器与单模光纤连接，单模光纤与第二偏振控制器连接，第二偏振控制器与起偏器连接，起偏器与第一偏振控制器连接，第一偏振控制器、起偏器以及第二偏振控制器作为锁模元件实现非线性偏转效应被动锁模；第一偏振控制器与波分复用器连接，构成环形腔；本发明适用于光通信、光谱学以及精密光学采样技术等领域。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器。

背景技术

工作在人眼安全波段的2μm波段光纤激光器在远程传感，医学，激光雷达技术，自由空间光通信等众多领域有着潜在得应用前景而得到广泛的关注。

高重复频率光纤激光器具有阈值低、效率高、可调谐、结构简单等优点，对于实现高速率通信、光谱学以及精密光学采样技术都有着重要的作用，因此研究2μm高重复频率光纤激光器有重要的实际意义。

目前，实现高重复频率的主要方法有：通过缩短腔长来提高基频实现高重复频率的锁模脉冲输出；采用谐波锁模技术实现高重复频率的锁模脉冲输出。 2016年，Akosman,A.E.等将线型腔腔长缩短到40cm和18.7cm，在2μm波段得到了重复频率为253MHz和535MHz的基频锁模脉冲输出。同年，Cheng，H. 等采用一段5.9cm高掺杂铥钡玻璃光纤作为增益介质，利用被动锁模技术在线型腔中实现了1.6GHz的基频锁模脉冲输出，这是目前为止2μm波段获得的最高重复频率的基频锁模脉冲。尽管这些紧凑的全光纤结构激光器有着低噪声等诸多优点，但是由于耦合器、隔离器等光纤器件有一定基本长度，仅仅通过缩短腔长的方法提高基频获得高重复频率有很大的局限性。采用谐波锁模技术，可使输出脉冲的重复频率得到显著的提升。

大多数谐波锁模光纤激光器主要采用增加泵浦功率或增加腔内增益的方法。2016年，中国科技大学陶莎等人通过减小腔内色散和增加腔内非线性的方法在1.55μm波段成功获得了22.132GHz的高重复频率锁模脉冲。但由于2μm 波段光纤色散补偿器件工艺的限制，很难实现较高重复频率光纤激光器。当固定腔内的色散值以及非线性参数时，对于满足傅立叶变换极限的脉冲，脉冲的宽度仅仅与光谱宽度有关，减小光谱宽度将增加谐波阶数，提高重复频率。

发明内容

本发明为了提高被动锁模掺铥光纤激光器输出的重复频率，提出了一种具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器。

本发明采取以下技术方案：

具有高重复频率的窄线宽锁模掺铥光纤激光器，其特征是，泵浦激光器与铒镱共掺光纤放大器连接，泵浦激光器的输出功率通过铒镱共掺光纤放大器放大至W级；铒镱共掺光纤放大器与波分复用器连接，波分复用器与掺铥光纤连接，泵浦激光器通过波分复用器进入掺铥光纤，产生增益，作为对腔内光信号的放大；掺铥光纤与隔离器连接，隔离器与滤波器连接，滤波器可以窄化增益光谱的带宽，增加该激光器的谐波阶数，提高重复频率；滤波器与输出耦合器连接，输出光经过输出耦合器输出；输出耦合器与单模光纤连接，单模光纤与第二偏振控制器连接，第二偏振控制器与起偏器连接，起偏器与第一偏振控制器连接，第一偏振控制器、起偏器以及第二偏振控制器作为锁模元件实现非线性偏转效应被动锁模；第一偏振控制器与波分复用器连接，构成环形腔。