[发明专利]一种环境稳定的低重复频率线性腔皮秒掺镱光纤激光器

说明书

本发明公开了一种环境稳定的低重复频率线形腔皮秒掺镱光纤激光器，光纤布拉格光栅的任一端与光纤隔离器二相连，光纤布拉格光栅的另一端口与光纤延迟线的一个端口相连，光纤延迟线的另一端口与光纤耦合器的端口一相连，光纤耦合器的端口二与光纤隔离器的输入端相连，光纤隔离器另一端作为皮秒激光脉冲输出端口，光纤耦合器的端口三与掺镱光纤相连，掺镱光纤另一端与波分复用器的公共端相连，波分复用器的泵浦端与泵浦源的输出端相连。本发明通过在腔内引入光纤耦合器，使得光纤延迟线中的脉冲能量较低，从而降低非线性相移的累积，另一方面利用大模场光纤降低单位长度光纤的非线性相移量。

技术领域

本发明涉及激光精密加工、激光清洗等工业技术领域，尤其涉及一种环境稳定的低重复频率线形腔皮秒掺镱光纤激光器。

背景技术

1微米波段的低重频、大能量皮秒激光在激光精密加工、激光清洗等领域具有广泛的应用。目前工业界应用的掺镱皮秒激光器主要都是采用线形腔全保偏光纤可饱和吸收体锁模结构，其具有输出脉冲宽度可设计、结构紧凑、稳定可靠的优势。但是，受到调Q不稳定性和非线性相移积累的影响，此类激光器随着腔内抽运功率的增加时分别经过调Q锁模态、单脉冲态和多脉冲态状态。激光器运行在稳定的单脉冲态要求激光器保持足够大的能量同时具有较低的非线性相移。与此相反，当重复频率降低（即增加腔长）时，单脉冲运转状态区域面积被压缩了，导致激光器在受到微扰时发生三种状态的相互渡跃，不能稳定运行。因此，目前的技术方案是，将激光器重复频率设计在20MHz以上，再在激光器外部采用脉冲拾取器将重复频率降低至几MHz量级，这导致了装置的复杂性，降低了能量转换效率。

因此，如何获得环境稳定的低重复频率皮秒光纤激光器具有重要的意义。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种环境稳定的低重复频率线形腔皮秒掺镱光纤激光器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环境稳定的低重复频率线形腔皮秒掺镱光纤激光器，包括有光纤布拉格光栅、光纤延迟线、光纤隔离器一、光纤隔离器二、光纤耦合器、掺镱光纤、波分复用器、泵浦源和带尾纤可饱和吸收体反射镜,所述的光纤布拉格光栅的任一端与光纤隔离器二相连，光纤布拉格光栅的另一端口与光纤延迟线的一个端口相连，光纤延迟线的另一端口与光纤耦合器的端口一相连，光纤耦合器的端口二与光纤隔离器一的输入端相连，光纤隔离器一另一端作为皮秒激光脉冲输出端口，光纤耦合器的端口三与掺镱光纤相连，掺镱光纤另一端与波分复用器的公共端相连，波分复用器的泵浦端与泵浦源的输出端相连，波分复用器的信号端与光纤型可饱和吸收体反射镜输入端相连。

所述的光纤布拉格光栅的光纤纤芯模场直径范围10~20μm，反射率90%，其3dB反射带宽的范围为0.02nm~1nm，中心波长的范围为1000nm~1080nm。

所述的掺镱光纤的掺杂成分为镱元素，掺杂基质为硅酸盐玻璃，光纤模场直径范围7~20μm，为单模或多模光纤。

所述的光纤布拉格光栅、光纤延迟线、光纤隔离器一、光纤隔离器二、光纤耦合器、掺镱光纤、波分复用器、泵浦源和带尾纤可饱和吸收体反射镜的光纤模场直径范围均为7~20μm，为单模或多模光纤。

所述的光纤耦合器的端口一和二分光比范围为50:50~90:10。

所述光纤耦合器与掺镱光纤之间的光纤长度、掺镱光纤与波分复用器之间的光纤长度、波分复用器与带尾纤可饱和吸收体反射镜之间的光纤长度均小于30cm；光纤布拉格光栅在腔内的尾纤、光纤延迟线和光纤耦合器的端口一尾纤总长大于15m。

本发明的优点是：本发明通过在腔内引入光纤耦合器，使得光纤延迟线中的脉冲能量较低，从而降低非线性相移的累计，另一方面利用大模场光纤降低单位长度光纤的非线性相移量。通过采用此技术可将激光器的重复频率从现在常见的 20MHz降低至2MHz以下，同时保持输出脉冲宽度在此过程中不变。