[发明专利]基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器，包括掺铒光纤激光器种子源、频率提升部分、放大部分和脉宽压缩部分；所述掺铒光纤激光器种子源的输出端通过高非线性光纤与所述频率提升部分连接，所述频率提升部分的输出端连接至所述放大部分，所述放大部分包括预放大部分和两级主放大部分，所述放大部分的输出端与所述脉宽压缩部分相连；所述掺铒光纤激光器种子源产生的激光信号经所述高非线性光纤的非线性频率转换，并经过所述频率提升部分将其频率提升至THz高重复频率，所述THz高重复频率的激光信号经所述放大部分的预放大部分和两级主放大部分进行功率放大，再经过所述脉宽压缩部分，输出THz高重复频率的高功率飞秒脉冲信号。本发明安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器。

背景技术

高功率飞秒光纤激光器具有光束质量高、热稳定性好、峰值功率高、结构紧凑、成本低、环境稳定性好、无需维护等优点，在精密加工、波导刻蚀、超连续谱产生和激光传感等领域应用越来越广泛，逐渐受到研究人员的关注。目前，1550nm波段的掺铒光纤由于具有正色散和负色散的光纤，通过选用不同长度、不同色散的光纤，可以较好的控制光纤激光器谐振腔内的色散值，实现飞秒激光信号输出。而对于1064nm波段，光纤在此波段的色散值皆为正值，对其进行色散补偿的啁啾布拉格光纤光栅、光子晶体光纤都需要定制，价格昂贵，因而1064nm波段的掺镱光纤激光器获得飞秒激光脉冲输出具有较高的难度。高功率的获得一般是采用MOPA结构,锁模得到的较低功率脉冲激光输出的飞秒光纤激光器，通过MOPA放大，可实现较高脉冲能量与平均功率的激光信号输出。

被动锁模光纤激光器中获得高重复频率的主要方法是通过高次谐波锁模和缩短光纤激光器谐振腔的长度。高次谐波锁模需要在基频锁模的基础上大幅度提升泵浦激光器的泵浦功率，由于其不是基频工作状态，输出激光信号的均匀性与稳定性都较差；而且泵浦功率的提升将增大整个激光器谐振腔内的脉冲能量，这样会影响被动锁模元件的使用寿命以及产生多脉冲现象。对于缩短谐振腔的长度可有效提升锁模脉冲的重复频率，但腔越短参与锁模的模式越少，锁模难度也会相应增加。另外，对于谐波锁模以及短腔锁模都很难达到特别高的重复频率，这受制于其本身的机制，采用此两种方法很难达到THz的重复频率。而在光学频率梳的应用中需要锁模光纤激光器具有更高的重复频率，光纤激光器的高重复频率可以增大梳齿间隔，以此满足频率测量应用的要求；在天文观测中高精度视向速度定标问题、精确距离测量、精密激光雷达等科研、国防领域也需要光纤激光器具有高重复频率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种光束质量稳定、输出功率高的基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器。

一种基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器，包括掺铒光纤激光器种子源、频率提升部分、放大部分和脉宽压缩部分；所述掺铒光纤激光器种子源的输出端通过高非线性光纤与所述频率提升部分连接，所述频率提升部分的输出端连接至所述放大部分，所述放大部分包括预放大部分和两级主放大部分，所述放大部分的输出端与所述脉宽压缩部分相连；所述掺铒光纤激光器种子源产生的激光信号经所述高非线性光纤的非线性频率转换，并经过所述频率提升部分将其频率提升至THz高重复频率，所述THz高重复频率的激光信号经所述放大部分的预放大部分和两级主放大部分进行功率放大，再经过所述脉宽压缩部分，输出THz高重复频率的高功率飞秒脉冲信号。

进一步地，所述掺铒光纤激光器种子源包括激光器种子源和掺铒光纤放大部分，所述激光器种子源包括依次连接的光反射镜、第一掺铒增益光纤、第一波分复用器和第一光隔离器；所述第一波分复用器的两个输入端分别连接有所述第一掺铒增益光纤和第一单模泵浦激光器及其驱动电路的输出端，所述第一波分复用器的两个输出端分别连接至所述第一光隔离器和一个可饱和吸收体SESAM模块的输入端。