[发明专利]一种可调谐被动锁模光纤参量脉冲激光器

说明书

本发明涉及一种可调谐被动锁模光纤参量脉冲激光器，设有谐振腔，所述谐振腔包括泵浦光源、分色镜和非线性参量增益光纤，所述非线性参量增益光纤设置在两个相对放置的所述分色镜之间，在所述分色镜之间分别设置有振荡脉冲时域压缩元件和振荡脉冲时域拉伸光学元件，在振荡脉冲时域压缩元件和振荡脉冲时域拉伸光学元件之间设有一个锁模元件，用于锁定信号边带光模的相位，生成锁模脉冲并经过所述振荡脉冲时域拉伸光学元件拉伸后，穿过分色镜，输出锁模脉冲。本发明的突破点在于利用非线性参量增益光纤的参量放大增益代替了稀土掺杂光纤的增益，从而突破了稀土掺杂光纤增益的波长限制，被动能生成锁模脉冲于任意波长频段。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种可调谐被动锁模光纤参量脉冲激光器。

背景技术

如今，工业和科研对光纤激光器的需求不断增加，应用领域也开始渗透于通讯、材料分析、生物医疗等领域。外加传统设备更新换代和研发开拓应用的探索，国内光纤激光设备的市场需求大幅上升。目前国内的光纤激光器市场的竞争相对激烈，外国品牌仍然占据了国内大部分市场份额。与固体激光器相比较，光纤激光器具有简便、精度高、稳定性好以及灵活性高等特点。其中光纤激光器中的脉冲类型光纤激光性能优异，能同时拥有高光束质量、可控脉冲重复率、峰值功率和能量，能高效精准地对金属、聚合物、食物等有机材料进行重复标刻。在材料和化学检测，如食物、土壤和水质分析中，样品的分解检测同时需要能长时间内维持较高峰值功率的脉冲激光输出。各类样品的吸收光学波长因材料和化学成分不同而差异较大，但大范围调谐输出波长范围的脉冲光纤激光器还不多，因此，有效取代多个波长范围的脉冲激光器方案将能克服现有技术的不足，大大降低生产和维护成本。

目前市场上主流的脉冲光纤激光器的增益主要通过在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素，通过泵浦直流光激励，并将增益光纤置于普通单模光纤的谐振腔内，从而生产和输出激光。在直流输出光纤激光的基础上，通过主动调制谐振腔振荡光源的损耗或在谐振腔内镶入被动锁模元件，从而生产脉冲光源。目前应用于大部分光纤放大器和光纤激光设备中的增益光纤为掺铒光纤放大器(YDF)、掺铒光纤放大器(EDF)，其对应的增益波长范围在1030nm和1550nm，对应的增益带宽都在几十纳米左右。因此，市场上的脉冲光纤激光的波长限制于稀土元素的离子吸收和释放的波长，即以上所述对应受激辐射的波长，从而限制了其脉冲光纤激光在各类材料和化学检测中的应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，提出了一种可调谐被动锁模光纤参量脉冲激光器，所述激光器能扩大脉冲光纤激光的调谐输出波长的范围，通过利用在非线性参量增益光纤中的参量放大为增益媒介，取代普遍稀土掺杂光纤为增益媒介，并在小范围调谐泵浦激光的波长，实现锁模脉冲的大范围波长增益。

一种可调谐被动锁模光纤参量脉冲激光器，设有谐振腔，所述谐振腔包括泵浦光源、分色镜和非线性参量增益光纤，所述非线性参量增益光纤设置在两个相对放置的所述分色镜之间，用于把泵浦光源转化为振荡脉冲，两个所述分色镜夹角为a，泵浦光源和闲频边带光将被设置在非线性参量增益光纤两端的分色镜进行分离，只有信号边带振荡于所述谐振腔内，在所述分色镜之间分别设置有振荡脉冲时域压缩元件和振荡脉冲时域拉伸光学元件，所述振荡脉冲时域压缩元件用于色散补偿被拉伸脉冲并重新压缩压缩振荡脉冲回变换带宽极限脉宽；振荡脉冲时域拉伸光学元件用于色散拉伸脉冲宽度到泵浦脉冲宽度，由于非线性参量放大的固有特性，振荡脉冲的瞬时峰值功率无法超过泵浦的峰值功率，为克服这特性和实现泵浦的最大转化，振荡脉冲需要通过时域拉伸分布到泵浦脉冲波宽的宽度，以弱化振荡脉冲的瞬时功率，防止振荡脉冲瞬时峰值的饱和；在振荡脉冲时域压缩元件和振荡脉冲时域拉伸光学元件之间设有一个锁模元件，用于锁定在谐振腔内振荡的信号边带光模的相位，生成锁模脉冲并经过所述振荡脉冲时域拉伸光学元件拉伸后，再次经过所述非线性参量增益光纤后，穿过分色镜，输出锁模脉冲。