[发明专利]一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置和方法

权利要求书

1.一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于包括光纤被动锁模激光器(1)、负色散啁啾光纤光栅(2)、正色散非线性无源光纤(3)、正色散光纤放大器(4)、色散补偿器(5)，其中：

光纤被动锁模激光器(1)，用于产生超短激光脉冲，并将其作为种子脉冲，该种子脉冲经过负色散啁啾光纤光栅(2)生成带有负啁啾的超短激光脉冲，带有负啁啾的超短激光脉冲耦合进入正色散非线性光纤(3)中，在正色散非线性光纤(3)的正群速度色散和自相位调制效应的共同作用下，带有负啁啾的超短激光脉冲能量向中心波长集中，且在时域和频域同时被压缩和整形，形成三角形窄带超短激光脉冲，之后，三角形窄带超短激光脉冲耦合进入正色散光纤放大器(4)中完成脉冲自相似放大演化，形成抛物线形宽带线性啁啾脉冲，宽带线性啁啾脉冲进入色散补偿器(5)，色散补偿器(5)补偿宽带线性啁啾脉冲在自相似放大过程中积累的正啁啾，获得傅里叶变换极限脉冲质量的飞秒激光。

2.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述超短激光脉冲平均功率60mW～200mW，重复频率30MHz～100MHz，中心波长1030nm～1050nm，光谱半高全宽度5nm～20nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述三角形窄带超短激光脉冲的光谱半高全宽度小于正色散光纤放大器增益带宽。

4.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述抛物线形宽带线性啁啾脉冲的光谱半高全宽度为20nm～50nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述光纤被动锁模激光器(1)为光纤非线性偏振旋转锁模激光器、光纤可饱和吸收体锁模激光器或光纤非线性放大环形镜锁模激光器。

6.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述负色散啁啾光纤光栅(2)为反射式光纤布拉格光栅。

7.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述正色散非线性无源光纤(3)为单模光纤或光子晶体光纤。

8.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于所述正色散光纤放大器(4)为掺镱光纤放大器。

9.根据权利要求1所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生装置，其特征在于光栅对色散补偿器(5)为反射式光栅对、透射式光栅对或体布拉格光栅。

10.一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生方法，其特征在于包括如下步骤：

s1、生成超短激光脉冲；

s2、将步骤s1生成的超短激光脉冲调整成带有负啁啾的超短激光脉冲；

s3、将带有负啁啾的超短激光脉冲能量向中心波长集中，同时在时域和频域内将脉冲波形压缩和整形，形成三角形窄带超短激光脉冲；

s4、将三角形窄带超短激光脉冲进行自相似脉冲放大演化，输出宽带的线性啁啾抛物线激光脉冲；

s5、消除带线性啁啾抛物线激光脉冲在自相似放大过程中积累的正啁啾，最终输出具有变换极限质量的飞秒激光脉冲。

11.根据权利要求10所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生方法，其特征在于所述步骤s2采用负色散啁啾光纤光栅(2)实现。

12.根据权利要求10所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生方法，其特征在于所述超短激光脉冲平均功率60mW～200mW，重复频率30MHz～100MHz，中心波长1030nm～1050nm，光谱半高全宽度5nm～20nm。

13.根据权利要求10所述的一种基于三角脉冲被动成形的光纤飞秒激光产生方法，其特征在于所述抛物线形宽带线性啁啾脉冲的光谱半高全宽度为20nm～50nm。