[发明专利]一种全保偏掺镱飞秒光纤光学频率梳系统

说明书

本发明公开了一种全保偏掺镱飞秒光纤光学频率梳系统，所述系统包括光纤振荡器、光纤隔离器、光纤放大器、光纤压缩器、光谱扩展单元和f‑2f自参考拍频光路，其中所述光纤振荡器包括第一啁啾光纤布拉格光栅，所述第一啁啾光纤布拉格光栅提供负色散用于所述谐振腔内的色散补偿；所述光纤压缩器包括第二啁啾光纤布拉格光栅，所述第二啁啾光纤布拉格光栅提供负色散用于所述放大后飞秒脉冲的色散补偿，并压缩所述放大后飞秒脉冲的时域宽度。本发明公开的实施例通过使用保偏型啁啾光纤布拉格光栅能够实现掺镱光纤光学频率梳的全光纤化，提高了掺镱光纤频率梳的稳定性和实用性。

技术领域

本发明涉及时间频率测量技术领域，特别是涉及一种全保偏掺镱飞秒光纤光学频率梳系统。

背景技术

作为“超稳”与“超快”特性的完美结合，飞秒光学频率梳集“超宽的光谱”与“超稳的光频”与一身。自1999年诞生以来，便获得了高速的发展，不断向高稳定、低噪声、多类型、多应用方向发展。凭借着优异的频率稳定性、频率传递和转换特性，飞秒光学频率梳已经成为光频计量学、光学脉冲相干合成、原子分子精密光谱、光学频率传递及超稳频率源等领域的一个强有力的研究工具。

随着科学技术的飞速发展，不同类型的光学频率梳陆续被研制出来，光纤光学频率梳以其结构紧凑、成本低、稳定性高、容易维护等诸多优点获得了研究人员的广泛青睐。其中掺镱光纤光学频率梳相比于其它掺杂光纤光学频率梳，有较高的输出功率及能量转化效率的优势，但是由于一微米附近光纤色散特性的原因，导致掺镱光纤光学频率梳很难实现全保偏光纤化，限制了其应用领域。

发明内容

为了解决上述问题至少之一，本发明第一方面提供一种全保偏掺镱飞秒光纤光学频率梳系统，包括光纤振荡器、光纤隔离器、光纤放大器、光纤压缩器、光谱扩展单元和f-2f自参考拍频光路，其中

所述光纤振荡器包括第一啁啾光纤布拉格光栅，所述第一啁啾光纤布拉格光栅提供负色散用于所述谐振腔内的色散补偿；

所述光纤压缩器包括第二啁啾光纤布拉格光栅，所述第二啁啾光纤布拉格光栅提供负色散用于所述放大后飞秒脉冲的色散补偿，并压缩所述放大后飞秒脉冲的时域宽度。

进一步的，所述第一啁啾光纤布拉格光栅和第二啁啾光纤布拉格光栅均由单模保偏光纤制成。

进一步的，所述光纤放大器包括波分复用器，第二泵浦源和第二增益光纤，其中

所述光纤隔离器的输出端与所述波分复用器的第一输入端相连接、所述第二泵浦源与所述波分复用器的第二输入端相连接，所述波分复用器的输出端与所述第二增益光纤相连接。

进一步的，所述第二增益光纤为掺镱保偏单模光纤，用于对所述飞秒脉冲的功率进行放大。

进一步的，所述光谱扩展单元包括高非线性光子晶体光纤，用于扩展所述压缩后飞秒脉冲的光谱。

进一步的，所述光纤压缩器的输出端与所述高非线性光子晶体光纤直接熔接。

进一步的，所述f-2f自参考拍频光路与所述光谱扩展单元的输出端连接，包括倍频晶体、单模保偏光纤和雪崩光电二极管。

进一步的，所述f-2f自参考拍频光路为单臂共路型光路。

本发明第二方面提供一种全保偏掺镱飞秒光纤光学频率梳系统的使用方法，包括：

光纤振荡器产生飞秒脉冲，所述第一啁啾光纤布拉格光栅提供负色散用于所述谐振腔内的色散补偿；

光纤隔离器隔离所述飞秒脉冲信号的后向回光，保证光纤振荡器处于稳定的锁模状态；

波分复用器接收所述飞秒脉冲和第二泵浦源的泵浦光，并与第二增益光纤相连接对所述飞秒脉冲进行功率放大；