CN102610986A

CN102610986A - 内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器

Info

Publication number: CN102610986A
Application number: CN2011104188660A
Authority: CN
Inventors: 孙小菡; 胡涛平; 万洪丹; 蒋卫锋
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，属于光纤激光器及锁模技术领域。该激光器包括泵浦源、波分复用光纤耦合器、增益光纤、隔离器、饱和吸收体光纤元件和输出耦合器，所述泵浦源连接波分复用光纤耦合器的输入端，波分复用光纤耦合器的公共端依次通过增益光纤、隔离器和饱和吸收体光纤元件连接输出耦合器的输入端，输出耦合器的一个输出端作为激光的直接输出，另一个输出端的光经波分复用光纤耦合器注入回环腔。本发明采用饱和吸收体光纤元件作为锁模器件，不需要外界附加的调制源，可以实现高稳定性、高重复率、高效率的超短脉冲激光输出。

Description

内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，尤其涉及一种内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，属于光纤激光器以及锁模技术领域。

背景技术

光纤激光器主要是由泵源、耦合器、掺稀土元素光纤、谐振腔等部件构成。泵源由一个或多个大功率激光二极管组成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。目前光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用，而随着大功率双包层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。

锁模技术是进一步对激光进行特殊的调制，强迫激光器中振荡的各个纵模的相位固定，使各模式相干叠加得到高重复率超短光脉冲。一般非均匀增宽激光器总是产生多纵模，由于各个模式的频率和初相位无确定关系，各个模式互不相干，因此多纵模输出的光强是各纵模的非相干叠加。锁模技术使谐振腔中可能存在的各个纵模同步振荡，让各振荡模的频率间隔保持相等并使它们的初相位保持为常数，使激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。通常实现被动锁模的技术是半导体饱和吸收镜(SESAM)技术，但是SESAM制作工艺复杂、生产成本高、饱和吸收光谱范围相对较窄。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，而提出一种内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，以得到较好的锁模激光输出。

该锁模光纤激光器包括泵浦源、波分复用光纤耦合器、增益光纤、隔离器、饱和吸收体光纤元件和输出耦合器，其中：泵浦源连接波分复用光纤耦合器的输入端，波分复用光纤耦合器的公共端通过增益光纤连接隔离器的输入端，饱和吸收体光纤元件连接在隔离器的输出端与输出耦合器的输入端之间，输出耦合器的一个输出端作为激光的直接输出，另一个输出端连接波分复用光纤耦合器的输入端。

所述增益光纤是掺有一种或多种稀土元素的光纤；所述输出耦合器的输出比为R∶(1-R)，其中0＜R＜1。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、环腔结构简单，元件单元少，结构紧凑。

2、采用结合饱和吸收体的光纤元件实现锁模，无需外界附加的调制源，该锁模光纤元件制作工艺简单、价格低廉、易于搭建、可饱和吸收光谱范围宽、锁模效果好。

3、可产生高稳定性、高重复率、高效率的超短激光脉冲，经过放大后的锁模种子光可直接进行材料微加工以及中红外激光器泵浦源等，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图中标号名称：1、泵浦源；2、波分复用光纤耦合器；3、增益光纤；4、隔离器；5、饱和吸收体光纤元件；6、输出耦合器。

图2是未加饱和吸收体光纤元件的激光器的激光输出曲线图。

图3为本发明实施例1的结构示意图。

图4为本发明实施例1的激光输出曲线图。

图5为本发明实施例2的结构示意图。

图6为本发明实施例2的激光输出曲线图。

图7为本发明实施例3的结构示意图。

图8为本发明实施例3的激光输出曲线图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明锁模光纤激光器的结构如图1所示，包括泵浦源1、波分复用光纤耦合器(WDM)2、增益光纤3、隔离器4、饱和吸收体光纤元件5和输出耦合器6，泵浦源1、波分复用光纤耦合器2和增益光纤3三者构成光纤放大器，波分复用光纤耦合器2、增益光纤3、隔离器4、饱和吸收体光纤元件5和输出耦合器6构成一个环形腔结构，具体地，泵浦源1连接波分复用光纤耦合器2的输入端，波分复用光纤耦合器2的公共端通过增益光纤3连接隔离器4的输入端，隔离器4插入阻止腔内反向反射并确保单一方向工作，饱和吸收体光纤元件5连接在隔离器4的输出端与输出耦合器6的输入端之间，输出耦合器6具有两个激光输出端，其中一个作为激光的直接输出，另一个连接波分复用光纤耦合器2的输入端将光注入回环腔。

输出耦合器6的输出比为R∶(1-R)，其中0＜R＜1；饱和吸收体光纤元件5是在光纤连接器内设置饱和吸收体材料，这里可以是任何具有饱和吸收特性的材料；增益光纤3中可掺有一种稀土元素，也可以掺有多种稀土元素，实施例中采用掺铒光纤。

下面在图1所示结构的基础上介绍三种实施例。

实施例1的结构如图3所示，其中饱和吸收体光纤元件采用内置金刚石薄膜的光纤元件，输出耦合器的输出比为0.1∶0.9，10％的一端作为激光的直接输出，90％的一端经波分复用光纤耦合器将光注入回环腔。采用微波等离子体CVD方法可沉积多晶金刚石薄膜。实施例1的激光输出如图4所示。

实施例2的结构如图5所示，其中饱和吸收体光纤元件采用内置碳纳米管溶液的光纤元件，输出耦合器的输出比为0.2∶0.8，20％的一端作为激光的直接输出，80％的一端经波分复用光纤耦合器将光注入回环腔。实施例2的激光输出如图6所示。

实施例3的结构如图7所示，其中饱和吸收体光纤元件采用内置石墨烯溶液的光纤元件，输出耦合器的输出比为0.5∶0.5，50％的一端作为激光的直接输出，另50％的一端经波分复用光纤耦合器将光注入回环腔。实施例3的激光输出如图8所示。

图2是未加饱和吸收体光纤元件的激光器的激光输出曲线图，将图4、图6、图8与图2相比较，可见本发明具有较好的锁模效果。

Claims

1.一种内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，包括泵浦源(1)、波分复用光纤耦合器(2)、增益光纤(3)、隔离器(4)和输出耦合器(6)，其中：泵浦源(1)连接波分复用光纤耦合器(2)的输入端，波分复用光纤耦合器(2)的公共端通过增益光纤(3)连接隔离器(4)的输入端，输出耦合器(6)的一个输出端作为激光的直接输出，另一个输出端连接波分复用光纤耦合器(2)的输入端，其特征在于：还包括饱和吸收体光纤元件(5)，所述饱和吸收体光纤元件(5)连接在隔离器(4)的输出端与输出耦合器(6)的输入端之间。

2.根据权利要求1所述的内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，其特征在于：所述增益光纤(3)中掺有一种或多种稀土元素。

3.根据权利要求1所述的内置饱和吸收体元件的锁模光纤激光器，其特征在于：所述输出耦合器(6)的输出比为R∶(1-R)，其中0＜R＜1。