[发明专利]一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置

说明书

本发明公开了一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一、第二偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出端与波分复用器的第二输入端连接。利用非线性偏振旋转效应和长单模光纤的高非线性效应共同作用产生调Q锁模类噪声方波脉冲。本装置可应用于超连续谱产生、微结构加工和医学治疗等领域。

技术领域

本发明创造涉及光学技术领域，特别涉及一种激光发射装置。

背景技术

被动锁模光纤激光器由于其光束质量好、体积小、结构简单、成本低等优点，在光通信、光纤传感、材料加工和生物医疗等领域有着重要的应用价值。一般而言，在被动锁模光纤激光器中能获得具有高斯或双曲正割形状的传统锁模超短脉冲，但通过合理调节激光腔结构和参数，譬如色散、损耗、增益和非线性，还能获得类噪声脉冲。类噪声脉冲是被动锁模光纤激光器中一种特殊的锁模状态，其典型特征主要表现为：1)在时域上是一个宽的波包，波包内部是由许多强度和宽度随机演化的皮秒、飞秒脉冲构成的精细结构，因此在示波器测量类噪声脉冲形态的时候，由于示波器的带宽限制只能看到单个方波脉冲，而在用自相关对类噪声脉冲脉宽测量的时候，会看到一个很宽的底座，中间有一个相干的尖峰；2)光谱较光滑，没有Kelly边带和陡峭的边沿，其宽度较宽，甚至超过增益光纤的增益带宽；3)具有低时域相干性。基于以上特点，类噪声脉冲在超连续谱产生、低光学相干断层扫描和低相干光谱干涉仪等领域具有重要应用。

另一方面，激光器按照时间特性可以分为连续波运转(CW)、调Q运转(Q-switching)、连续波锁模(CW mode-locking)和调Q锁模(Q-switch mode-locking)四种运转态如图1所示。其中，调Q锁模同时具有调Q和锁模两种运转态的特性。调Q锁模运转下，调Q巨脉冲的周期一般为μs量级，重复频率接近弛豫振荡频率，而调Q巨脉冲的内部是一个个脉宽为皮秒量级的短脉冲。由于调Q锁模可产生高峰值功率的短脉冲输出，因此在非线性频率转换、微结构加工、医学治疗等方面具有广泛的应用。

调Q锁模脉冲可以在激光腔中采用分离的调Q器件和锁模器件来获得，但也可以通过一个器件或者具有调Q锁模功能的系统(例如非线性偏振旋转腔，非线放大环形腔和非线性光学环形腔)来获得。然而，目前产生调Q锁模脉冲的装置大部分只能实现调Q包络里面为传统超短脉冲，不能实现调Q锁模类噪声脉冲的输出。

发明内容

本发明的目的是：采用全光纤化器件搭建全光纤激光器，利用非线性偏振旋转技术和长单模光纤的高非线性效应共同作用实现调Q锁模类噪声方波脉冲输出，以解决现有技术不能输出调Q锁模类噪声脉冲的技术问题。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种用于产生调Q锁模类噪声方波脉冲的装置，包括：泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、第一偏振控制器、偏振相关隔离器、光纤耦合器、单模光纤、第二偏振控制器，泵浦光源的输出端与波分复用器的第一输入端连接，波分复用器的输出端通过所述掺铒光纤与第一偏振控制器的输入端连接，第一偏振控制器的输出端通过偏振相关隔离器与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端通过单模光纤与第二偏振控制器的输入端连接，第二偏振控制器的输出端与波分复用器的第二输入端连接，光纤耦合器的第二输出端用于输出调Q锁模类噪声方波脉冲的光波。

进一步，所述掺铒光纤的长度值为4m，所述掺铒光纤的工作波长范围为1565nm-1625nm，所述单模光纤的长度为250m。

进一步，所述光纤耦合器的第二输出端与第一输出端的光功率输出比为10：90。