[发明专利]一种全正色散的基于偏置NALM锁模的飞秒光纤激光器

说明书

本发明公开了一种全正色散的基于偏置NALM锁模的飞秒光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一准直器和第二准直器，还包括掺镱增益光纤、第一组空间光学器件和第二组空间光学器件；本发明中采用的掺镱增益光纤具有宽发射带宽、大饱和通量以及很高的光光转化效率等特点，可以实现宽度窄、能量高的超短脉冲。本发明提供的全正色散光纤激光器产生的耗散孤子具有在单脉冲能量很高的条件下也能稳定输出不发生分裂的优势，可以容忍非常大的非线性相移，具有在脉冲能量上远远大于其他类型孤子，非常适合实现大功率输出的优势，解决了现有技术中基于NALM技术锁模的激光器中脉冲对功率的承受能力不高的技术问题。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，涉及飞秒光纤激光器，具体涉及一种全正色散的基于偏置NALM锁模的飞秒光纤激光器。

背景技术

1991年Iii I N等人第一次基于非线性放大环镜(NALM)结构实现了全光纤掺饵(Er3+)环形腔锁模，NALM的原理是利用光纤耦合器闭环的sagnac效应等效于快速可饱和吸收体进行锁模，同时在腔内一侧加入一段增益光纤以更容易积累相移差。2013年Haensel等提出通过在光腔中加入非互易性元件的方式可以明显降低激光器对于非线性积累的需求，提升自启动特性，并给出了可能的非互易性元件结构，该结构的提出使基于NALM的被动锁模光纤激光器突破瓶颈，利用其稳定性强，转化效率高以及转换时间短等优势在近些年来得到了激光领域研究者们越来越多的关注。

但通过控制波导介质的非线性实现高峰值功率输出，产生高能超短脉冲却是其亟待解决的问题，这成为了它实现在科学和工业领域广泛应用的绊脚石。因为一般基于NALM锁模的光纤激光器实现的是传统孤子或色散管理孤子脉冲输出，这两种类型脉冲不能忍受较大的非线性相移，受脉冲峰值功率限制效应的影响，脉冲易分裂，同时致使单脉冲能量降低，不仅不利于高功率锁模，也限制了对输出脉冲进行放大的研究。虽然Chong等人在2006年提出的基于非线性偏振旋转效应(NPR)锁模的全正色散光纤激光器产生的耗散孤子可以忍受大的非线性积累，在直接输出脉冲峰值功率上实现了数十纳焦的数量级，但其必需的单模结构易受环境干扰，难以实现工业化应用。

而基于材料类可饱和吸收体、半导体可饱和吸收镜和拓扑绝缘体等锁模的光纤激光器反应时间较慢且特性随时间会劣化，所以难以作为合适的长期替代品。在这一背景下该问题的解决将代表着激光器技术领域在环境稳定的高能短脉冲光纤源方向迈出了重要一步。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种全正色散的基于偏置NALM锁模的飞秒光纤激光器，解决现有技术中基于NALM技术锁模光纤激光器输出脉冲在功率较高时会分裂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种全正色散的基于偏置NALM锁模的飞秒光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一准直器和第二准直器，还包括掺镱增益光纤、第一组空间光学器件和第二组空间光学器件；

所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器通过掺镱增益光纤相连；

所述的泵浦源与波分复用器的泵浦端相连，所述的波分复用器的公共端与第一光纤耦合器的第一输入端相连，所述的第一光纤耦合器的第一输出端与第二光纤耦合器的输入端相连，第二光纤耦合器的70％输出端与第一光纤耦合器的第二输出端相连，形成NALM环路；

所述的第一光纤耦合器的第二输入端与第一准直器的一端相连，第一准直器的另一端设置有第一组空间光学器件；

所述的第二光纤耦合器的30％输出端与第二准直器的一端相连；第二准直器的另一端设置有第二组空间光学器件。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述掺镱增益光纤为单模高掺增益光纤。