[发明专利]一种基于腔内同步泵浦的拉曼超快光纤激光器

说明书

本发明提供了一种基于腔内同步泵浦的拉曼超快光纤激光器，包括：泵浦源，以及首尾依次相连的第一波分复用器、掺铒光纤、输出耦合器、隔离器、第二波分复用器、时间延迟线、第三波分复用器、偏振控制器和锁模器件，所述第二波分复用器输出端以及第三波分复用器输入端均有两个，第二波分复用器的一输出端通过光纤连接至第三波分复用器一输入端，第二波分复用器另一输出端通过时间延迟线连接至第三波分复用器的另一输入端。其中1550 nm的光沿通过时间延迟线到达第三波分复用器，形成了延迟回路。通过调节时间延迟线，可以弥补1550 nm和1656 nm由于色散效应造成的时延差，从而两束光将在腔内实现同步。

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，具体涉及一种基于腔内同步泵浦的拉曼超快光纤激光器。

背景技术

超短脉冲具有时间分辨率高、峰值功率高、光谱宽等特点，在光纤通信与传感、激光微加工、精密测量、数据存储、生物成像以及国防军事等方面有着重大应用价值。同时超短脉冲在非线性光学、量子相干操控原子和电子、相对论非线性物理光学、强场核物理与天体物理等基础前沿领域也有着重要应用。产生高能量超短脉冲主要有固体激光器和光纤激光器，与传统固体激光器相比，光纤激光器具有结构紧凑、易于集成、转换效率高、成本低、维护简单等优点，在激光技术发展中异军突起。

然而，受制于掺杂稀土离子特性的限制，人们的研究基本上还集中在~1、~1.55及~2 微米等特定波段，对于在这几个波段之间的波长研究还很少。例如处于铒和铥离子之间的~1.7 微米波段，由于生物组织在这个波段有着较低的散射损耗和水分子吸收。因此，~1.7微米波段的超短脉冲激光在光学相干层析成像、多光子荧光显微成像、激光手术等领域有着广泛应用。然而，由于缺少有效的高增益介质，制约着这一波段光纤激光器的发展。因此，寻找可在任意波长处实现激射的光纤激光器尤为迫切。事实上，拉曼光纤激光器几乎没有增益带宽的限制，在光纤的整个透明窗口（300-2300 nm）内都可以实现拉曼增益。拉曼光纤激光器在连续光输出中已经取得了广泛的研究和成功，通过选择合适的泵浦光波长和增益介质，拉曼激光器可以实现从可见光到中远红外的激光输出。而对于拉曼超快脉冲的产生，目前主要有以下两种方案。

一种方案是由锁模光纤激光器输出的锁模脉冲作为种子光源，然后输入拉曼特种光纤中通过受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering, SRS）效应产生拉曼超短脉冲。其典型结构如文献（[1] Q. Ruan, Z. Q. Luo, X. Wan, R. Yang, Z. Wang, Z. Cai,and H. Xu, “1.61-1.85 μm tunable all-fiber raman soliton source using aphosphor-doped fiber pumped by 1.56 μm dissipative solitons,” IEEE Photon. J.9, 7100807 (2017) )，利用掺铒锁模光纤激光器作为种子源，经过两级放大后，输入到拉曼特种光纤中，实现了~1.7微米拉曼超短脉冲的输出。然而，这种方案的拉曼脉冲激光器不仅效率较低、结构复杂，往往需要对种子源脉冲进行多次放大，这样还大大增加了成本。