[发明专利]一种锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器及其控制方法

说明书

本发明属于光纤激光器技术领域，公开了一种锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器及其控制方法，锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器中锥形SMS结构与输出耦合器熔接，输出耦合器与波分复用器熔接；波分复用器与掺铒增益光纤熔接，掺铒增益光纤与偏振无关隔离器熔接，偏振无关隔离器与第一偏振控制器熔接，第一偏振控制器与锥形SMS结构熔接。本发明的光纤激光器具有全光纤结构、易于集成化、损伤阈值高、且能实现稳定谐波锁模并产生高重复频率的优点。本发明的激光器通过调节泵浦功率和锥形SMS结构中GIMF中激光的偏振态，实现了高重复频率的谐波锁模。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，尤其涉及一种锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器及其控制方法。

背景技术

目前，被动锁模光纤激光器由于其具优越的性能，使它在未来的远距离光纤通信，激光武器，光纤传感等方面有重要的意义。对于被动锁模光纤激光器主要有三种方法可以増加重复频率：减小腔长，加入附加腔结构，谐波锁模。对于被动锁模光纤激光器，锁模脉冲的重复频率与腔长成反比关系。腔长在很大程度上受到光纤器件的物理尺寸和泵浦功率的限制，利用超短环形腔产生的最谐波锁模只能达到几十MHz。加入附加腔，可通过控制附加腔的长度实现频率可调谐。但是存在的附加腔长必须要与谐振腔的腔长严格匹配，并且腔内光场稳定性较差。

在1.55μm波段被动锁模光纤激光器利用谐波锁模产生高重复频率是一个主要途径。目前要实现谐波锁模需要在激光器的腔中加入高非线性材料可饱和吸收体或者是光子晶体光纤增加非线性。然而高非线性材料可饱和吸收体制造过程繁杂且易受环境温度湿度影响会使得锁模不稳定，光子晶体光纤造价昂贵且难以熔接进激光器，会引入较大的插入损耗，使激光器的制造过程造价昂贵和复杂。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有实现谐波锁模的光纤激光器高非线性材料可饱和吸收体制造过程复杂易受环境影响使得锁模不稳定，光子晶体光纤插入损耗大难以熔接进激光器且制造成本高。

(2)高次谐波的产生需要光纤激光器中具有较强的非线性性质，增强激光器腔内非线性往往需要加入高非线性材料，对应制造过程复杂易受环境影响使得锁模不稳定；加入光子晶体光纤，对应插入损耗大且制造成本高。

解决以上问题及缺陷的难度为：

目前，想要在激光器腔内获取高非线性环境，需要加入高非线性材料或者是加入光子晶体光纤。而高非线性材料可饱和吸收体制造过程复杂易受环境影响使得锁模不稳定，光子晶体光纤插入损耗大难以熔接进激光器且制造成本高。

解决以上问题及缺陷的意义为：

锥形结构光纤的引入相对于高非线性材料而言不会受到环境温度湿度的影响。锥形结构光纤的引入相对于光子晶体光纤而言可以减小插入损耗，并且降低激光器制造成本。锥形结构的引入能适当增加激光器的非线性，从而能产生谐波锁模并产生高重复频率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器及其控制方法。本发明中锥形光纤结构的引入能适当增加激光器的非线性，从而能产生高次谐波，锥形结构光纤相比于高非线性材料可饱和吸收体而言，不会受到环境的温度湿度影响，锁模稳定性增加。而相对加入光子晶体光纤的插入损耗大和制造成本高而言，锥形SMS结构是在GIMF中间拉锥制备的，造价便宜且插入损耗小，并可以引入适当的非线性实现谐波锁模从而产生高重复频率。

本发明是这样实现的，一种锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器，所述锥形SMS结构的谐波锁模光纤激光器设置有锥形SMS结构；

锥形SMS结构与输出耦合器熔接，输出耦合器与波分复用器熔接；

波分复用器与掺铒增益光纤熔接，掺铒增益光纤与偏振无关隔离器熔接，偏振无关隔离器与第一偏振控制器熔接，第一偏振控制器与锥形SMS结构熔接。