[发明专利]一种基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器，由光学结构和激光器线性腔两部分组成闭合线性腔，其中，光学结构部分包括半导体可饱和吸收镜、第一自聚焦透镜、偏振片、二色镜和第二自聚焦透镜，激光器线性腔部分包括泵浦源、保偏掺铒光纤、保偏光耦合器和保偏单模光纤。本发明提供的基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器，利用线性腔的工作机制，采用全保偏结构，克服传统的环形腔需要形成环路，因而导致激光器脉冲重复频率输出较低的问题，能够实现高重频高脉冲功率的超短锁模脉冲输出，适合于需要较高重复频率脉冲的应用。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器。

背景技术

光纤激光器，与传统的固态激光器(如克尔透镜锁模(KLM)Ti：蓝宝石激光器)相比，结构更紧凑、坚固、散热性能更好、成本更低，因此，在光学频率梳、光通信、显微镜和精密测量以及通信领域中有着广泛的应用。

通常在光腔内加入可饱和吸收体或者等效的可饱和吸收效应以便实现激光器的自锁模。“真实”可饱和吸收体(SA)通常为半导体可饱和吸收镜(SESAM)，人工可饱和吸收效应为非线性偏振旋转(NPR)和非线性光学环镜(NOLM)。

利用锁模光纤激光器产生的飞秒光脉冲的时间抖动，即相位噪声与电采样脉冲的噪声相比，要小两个数量级以上。利用如此高精度低噪声的时钟信号对模拟电信号进行采样可以实现更高的量化精度，这在很大程度上提高了ADC的性能，扩大了ADC的应用领域。同时光脉冲的重复频率可以达到GHz量级以上，如此高重频的光脉冲能够有效提高采样带宽，满足对宽带宽信号的采样需求。采用高重频低抖动的超短光脉冲在射频波段对信号直接进行采样，避免对射频信号进行下采样，能够有效简化系统的复杂度，对ADC有着十分重大的意义。

不仅在光ADC领域，在时间同步系统，下一代光源(如X射线自由电子激光器)的同步，超快电子源，低噪声微波产生系统，下变频接收器，光学雷达和光通信等方面，高重频低抖动的飞秒光源也有着十分重要的应用。因此，目前对于高重频低抖动的飞秒脉冲研究有着十分重大的意义。

然而，目前的人工可饱和吸收效应多采用环型腔，导致激光器的重复频率较低，不能适用于很多应用，如光模数转换(ADC)需要激光器的重复频率在1GHz以上。因此，需要设计一种高重复频率的激光器，实现持续时间短、重复频率低的锁模脉冲输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器，利用线性腔的工作机制，采用全保偏结构，克服传统的环形腔需要形成环路，因而导致激光器脉冲重复频率输出较低的问题，能够实现高重频高脉冲能量的超短锁模脉冲输出，适合于需要较高重复频率脉冲的应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基于可饱和吸收体的高重频全保偏掺铒光纤激光器，由光学结构和激光器线性腔两部分组成闭合线性腔，其中，光学结构部分包括半导体可饱和吸收镜、第一自聚焦透镜、偏振片、二色镜和第二自聚焦透镜，激光器线性腔部分包括泵浦源、保偏掺铒光纤、保偏光耦合器和保偏单模光纤，泵浦光和信号光通过自聚焦透镜聚焦到二色镜，二色镜泵浦光反射进入保偏掺铒光纤，将信号光透过进入偏振片，并经由第一自聚焦透镜进行聚焦后打到半导体可饱和吸收镜上进行可饱和吸收并且反射，经由上述光学结构进入保偏掺铒光纤，保偏掺铒光纤与保偏光耦合器的输入端连接，保偏光耦合器的输出端与保偏单模光纤连接进行激光器输出。

进一步地，所述的泵浦源为带有尾纤的中心波长位于980nm的半导体激光器。

进一步地，所述的保偏掺铒光纤的工作中心波长为1550nm。

进一步地，所述的保偏掺铒光纤在工作中心波长处的色散值为-20fs²/mm。

进一步地，所述的保偏光耦合器采用反射式输出方式，输出比例为20％。