[发明专利]一种多参量可调谐飞秒脉冲激光器

说明书

本发明公开了一种多参量可调谐飞秒脉冲激光器，涉及飞秒脉冲激光器领域。包括依次通过光纤连接的半导体可饱和吸收镜、光纤耦合器、增益光纤、波分复用器和光纤准直器，所述光纤准直器输出端外部依次设置光栅对、带宽可调谐滤波器和反射镜，所述光纤准直器与光栅对、带宽可调谐滤波器和反射镜的中心位于一条直线上，所述波分复用器的输入端连接泵浦源，所述光纤耦合器的一个输出端设置光纤跳线头。本发明所公开的飞秒脉冲激光器在压缩脉冲宽度的同时，在不同色散域下，通过调节带宽可调谐滤波器实现对激光中心波长和光谱宽度的可调谐，该激光器体积小，成本低，稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种飞秒脉冲激光器，特别涉及一种多参量可调谐飞秒脉冲激光器。

背景技术

飞秒激光具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点。飞秒光纤激光器相比于飞秒固体激光器而言，具有结构紧凑、便于集成化、散热性能好，抗干扰能力强等优势。近年来，飞秒光纤激光技术迅猛发展，在超快激光技术乃至整个激光领域中最为引人注目。另一方面，随着高速大容量光纤通信系统的发展，波长可调谐光纤激光器已成为人们的研究热点。它可以在多个中心波长处产生超短脉冲，相较于仅能输出单一波长的激光器而言，成本更低，使用更加方便，被广泛应用于工业加工、生物医疗、多光子成像和光学传感器等领域。

掺镱飞秒脉冲光纤激光器（1 μm波段）因其高增益、低量子缺陷和宽增益带宽而特别具有吸引力。为了产生1 μm的飞秒脉冲光，需使腔内的净色散达到一定的数值。在激光器中补偿群速度色散是获得飞秒脉冲的有效方法。但是由于普通材料色散大，而且波导色散相对较弱，传统光纤，无论是掺镱光纤还是普通单模光纤，都在1 μm左右呈现正常的二阶色散(β₂)。现有的常见的提供负色散的器件有：固体/空心光子晶体光纤、高阶模式光纤和拉锥光纤等，然而固心/空心光子晶体光纤和单模光纤进行熔接会有较高的技术难度并且会引入高损耗，并且价格昂贵，产品少；、高阶模式光纤需要附加长周期布拉格光栅，以在基本模式和高阶模式之间进行模式转换；由于光束聚焦在很小的截面上，拉锥光纤的通光功率阈值有限且容易因表面附着灰尘等而熔毁。并且以上解决方案都只能提供一个固定的、不可调的色散量，技术实现上也有较高的难度，熔接时很容易引入高损耗，相比之下，空间光栅却不存在上述问题。

为了实现在各色散区内的波长可调谐，各科研机构或商业公司已经提出了多种方案，例如：利用高双折射率光纤环形镜，通过调节高双折射率光纤的温度，改变激光谐振腔内的损耗，进而实现波长可调谐的超短脉冲激光输出；利用马丁内斯压缩器实现色散补偿和可调光谱滤波；利用锥型光纤作为可变衰减器，调节腔内损耗，实现波长连续可调谐;通过在激光腔内加入手动可调滤波器及光纤光栅实现连续纳秒脉冲调谐等。以上几种方式都存在各自的缺点：

1、高双折射率光纤环形镜/光纤光栅等光纤器件通过温度控制影响激光腔内损耗以实现激光中心波长调节，需额外增加温控装置；

2、马丁内斯压缩器为纯空间结构，器件数量较多，稳定性相对较低，体积较大；

3、手动可调滤波器通常带宽有限且固定。

因此，目前现有的大多数激光器通常只能单一调节中心波长或者光谱宽度，并且还存在着激光器波长调谐范围较小，或者提供的可调谐波长对应光谱宽度较为固定的问题；同时，很多激光器实现起来成本较高，所需器件较多，增加了激光器的不稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多参量可调谐飞秒脉冲激光器，以达到灵活调节腔内色散，灵活调节带宽和激光中心波长、体积小、成本低、稳定性高的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多参量可调谐飞秒脉冲激光器，包括依次通过光纤连接的半导体可饱和吸收镜、光纤耦合器、增益光纤、波分复用器和光纤准直器，所述光纤准直器输出端外部依次设置光栅对、带宽可调谐滤波器和反射镜，所述光纤准直器与光栅对、带宽可调谐滤波器和反射镜的中心位于一条直线上，所述波分复用器的输入端连接泵浦源，所述光纤耦合器的一个输出端设置光纤跳线头。