CN104078826A - 亚皮秒大模场面积光子晶体光纤sesam锁模激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其输出的泵浦光经第一平凸透镜、第二平凸透镜准直-聚焦后注入光子晶体光纤内，光纤内输出的激光按逆时针方向依次经过第一、第二二向色镜和第一、第二45度高反镜传输至第一二分之一波片、第一四分之一波片和第一偏振分束棱镜，并通过第一偏振分束棱镜的侧向窗口将激光导出，透过去的部分激光传输通过空间光隔离器后，依次经过第二二分之一波片、第二偏振分束棱镜、第二四分之一波片后，经由第三平凸透镜聚焦到σ型谐振腔一端的SESAM，其反射光经第二偏振分束棱镜导出后通过第三四分之一波片传输至第三二向色镜，最后经由第四平凸透镜耦合回光子晶体光纤，构成闭合反馈。

Description

亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器。

背景技术

飞秒光纤激光器由于具有稳定性好、校准灵敏度低、结构紧凑、散热效果好、转换效率高、成本低廉以及输出光束质量高等诸多优点，使其在作为超短脉冲光源方面非常具有吸引力。近些年，飞秒光纤激光器由于在缩短脉宽和提高单脉冲能量方面的技术不断进步而得到快速发展。随着光纤拉制技术以及锁模技术的不断进展，使得光纤激光器的输出性能指标已达到甚至超过了传统的固体飞秒激光器，尤其是对于工作在1μm波段的光纤激光源来说，由于其出色的斜效率和掺Yb光纤的增益带宽特性而取得了显着的进步，有望成为新一代超快激光应用的普及化理想光源。

然而，传统的单模光纤激光器将光束严格地束缚在光纤纤芯中，虽然增强了环境的稳定性，但同时较长的作用距离使得高功率下的锁模运转受到非线性限制(主要是Kerr非线性)，这会阻碍光纤激光器在高能量下的脉冲自洽演化。于是发展了多种技术方案来克服这种限制，从而使得飞秒光纤激光器的脉冲能量得以进一步增加。一般在高功率下，增加脉冲能量的传统方法是利用腔内的色散管理机制，使激光器运转在小的净正色散域，通过在脉冲传播过程中展宽脉冲来降低纤芯内的峰值功率，因此非线性效应可以得到一定控制。这一概念被应用在展宽脉冲锁模域和自相似锁模域的激光器中，在每一圈腔循环下脉冲都会经历较大的改变。自相似光纤激光器可以产生亚百飞秒、能量大于10nJ的脉冲。而最高的脉冲能量是在全正色散激光器中获得的，这类激光器由于支持耗散孤子，利用普通单模光纤就可以产生高达30nJ的超短激光脉冲。众所周知，在超快光纤放大系统中，可以通过增大光纤的模场直径来降低非线性，进而提高其潜在的性能。在超短脉冲光纤激光器中利用低非线性的掺Yb大模场面积光纤来显著提高脉冲能量的方法已被大量报道，同时结合高调制深度的可饱和吸收镜引入被动锁模机制，使得腔形设计更加紧凑。而近些年兴起的光子晶体光纤(PCF)技术可以解决以往传统单模光纤激光器所遇到的难题，它可以在提高光纤纤芯直径的同时保证单模输出，通过提高纤芯的模场面积，以降低纤芯中的光功率密度，从而降低非线性的积累以支持更大的功率和脉冲能量。基于大模场面积的微结构光纤的锁模激光器由于在单脉冲能量和峰值功率等方面的出色性能而被大量报道。其中，脉冲能量近mJ两级的棒状微结构光纤激光器已有报道。在2012年，MartinBaumgartl等人利用大模场光子晶体光纤为增益介质，已经获得了平均功率为66W的激光输出，使得利用掺镱光子晶体光纤为增益介质的超短脉冲光纤激光器在输出功率上已达到数十瓦的水平。这些结果充分体现了大模场光子晶体光纤在实现高功率锁模方面的独特优势。在耗散孤子锁模光纤激光器中要产生超短脉冲强烈地依赖于腔内积累的大量非线性效应，且足以保证将光谱充分地展宽。而在全正色散光纤激光器中，产生宽带的超短脉冲需要较强的脉冲整形机制来抑制过度的时域展宽。一种解决方法是在激光谐振腔内引入窄带光谱滤波片来实现自洽演化。实际上，对啁啾脉冲的光谱滤波效应在时域产生了一个强烈的振幅调制。然而，这类激光器在运行过程中积累的非线性相移较低，如果未经腔外压缩将会使产生的脉冲宽度较宽。

通过上面的介绍可知，人们已经通过多种技术手段得以成功实现了多种锁模机制的超短脉冲光纤激光器，关于实现掺Yb光纤激光器的被动锁模方式，概括起来主要有两种：一种是利用基于光纤非线性效应的自振幅调制(SAM)机制作为等效快可饱和吸收体实现锁模。采用这类方法，可以实现亚皮秒量级的变换极限脉冲输出。然而，一般认为这类方法实现的锁模脉冲光纤激光器的自启动运转是不可靠的，特别是在线形腔中，由于驻波效应和干扰反射光，自启动运转存在着更多问题。另一种是采用半导体材料作为慢可饱和吸收体实现锁模。半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为一种被动锁模元件已成功的用于固体激光器和光纤激光器中锁模脉冲的启动和保持，它的出现吸引了人们的极大兴趣。在光纤激光器中采用SESAM作为腔镜可以缩小锁模光纤激光器的尺寸，结构更加紧凑，提高锁模脉冲的稳定性，同时SESAM具有很宽的工作波长，可满足多种光纤激光器的需要。由于半导体可饱和吸收体的恢复时间相比锁模脉冲宽度要慢好多，因此可以认为半导体可饱和吸收体是一种慢可饱和吸收体。采用这类技术的锁模激光器可以很容易的实现自启动，但是锁模脉冲宽度相对前一类方式要宽很多。

一般的说，由于对长脉冲的整形不够，采用快可饱和吸收体的锁模激光器存在着从连续输出状态过度到脉冲输出状态时能否实现自启动这样一个内在的问题。根据慢可饱和吸收体的饱和动力学，采用慢可饱和吸收体的锁模激光器可以很容易实现激光器模式锁定的自启动和稳定化，但同时由于其较慢的恢复时间，这类锁模激光器容易产生脉冲拖尾现象。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器。

本发明的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其包括以下部件：

带尾纤的976nm半导体激光器、第一平凸透镜、第一二向色镜、第二平凸透镜、光子晶体光纤、第二二向色镜、第一45度高反镜、第二45度高反镜、第一二分之一波片、第一四分之一波片、第一偏振分束棱镜、空间光隔离器、第二二分之一波片、第二偏振分束棱镜、第二四分之一波片、第三平凸透镜、第三四分之一波片、第三二向色镜、第四平凸透镜和半导体可饱和吸收镜；

进一步的，所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器的振荡级腔形结构为σ型环形腔，该σ型环形腔的一端利用所述半导体可饱和吸收镜作为腔镜，利用所述第一偏振分束棱镜作为谐振腔侧向输出端口，利用所述第二偏振分束棱镜作为此σ腔结构的连通单元；

且所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器采用端面泵浦方式，其光路如下：

所述976nm半导体激光器输出的激光经所述第一平凸透镜后进入所述第一二向色镜，并分为两路：

一路经所述第二平凸透镜准直-聚焦后，注入所述光子晶体光纤内；

另一路在经所述第二二向色镜、所述第一45度高反镜、所述第二45度高反镜后，通过所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片传输至所述第一偏振分束棱镜，此时光脉冲能量分为两路，第一路经其侧面逃逸窗耦合输出，第二路经所述空间光隔离器和所述第二二分之一波片后输出至所述第二偏振分束棱镜，经由所述第二四分之一波片、所述第三平凸透镜聚焦至所述半导体可饱和吸收镜；

进一步的，所述第二四分之一波片、第二偏振分束棱镜将由所述半导体可饱和吸收镜反射的激光偏振态旋转90°后导出，通过所述第三四分之一波片、所述第三二色镜折返至所述第四平凸透镜，经所述第四平凸透镜耦合回所述光子晶体光纤，构成闭环反馈。

进一步的，所述光子晶体光纤的内包层直径170μm，包层数值孔径0.62；纤芯直径40μm，纤芯数值孔径0.03，其对976nm泵浦光的吸收系数为13dB/m；

所述光子晶体光纤的光纤两端面的空气孔区均进行塌陷处理，均以8°斜角抛光。

进一步的，所述空间光隔离器为偏振相关型隔离器。

进一步的，所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片和所述第三四分之一波片用来调整激光的偏振状态，引入非线性偏振旋转机理稳定锁模运转；

所述第二二分之一波片用来调整入射到SESAM上的功率密度大小；

第三四分之一波片用来调整耦合进光子晶体光纤的激光的偏振态。

进一步的，通过控制所述第一二分之一波片和所述第一偏振分束棱镜控制耦合输出比。

进一步的，所述第三平凸透镜采用焦距为10mm的非球面镜，用来优化聚焦到半导体可饱和吸收镜上的光斑大小。

进一步的，所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片、所述第二二分之一波片、所述第二四分之一波片、所述第三四分之一波片和所述第一偏振分束棱镜、所述第二偏振分束棱镜为所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器的偏振控制元件。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的泵浦光采用端面入射方式注入进σ型谐振腔，利用两个平行放置的二向色镜有效地将腔内循环振荡的激光和泵浦光分开，从而保证腔内只有我们需要的信号光在振荡，而无杂散光的干扰。

具体的，作为此σ型环形腔的第二偏振分束棱镜有效利用其分光特性，使从半导体可饱和吸收镜上反射回来的激光经第二四分之一波片旋转90^°后由其反射面导出，再经过第三二色镜和第四平凸透镜耦合回光子晶体光纤，能够保持谐振腔的完整性，结构上更加灵活。

2.本发明通过综合调整偏振控制元件来调整腔内循环振荡激光的偏振态，同时兼顾打到半导体可饱和吸收镜上的激光功率密度大小，以避免过度的热损伤。随着泵浦光注入的增大，需通过第一二分之一波片和第一偏振分束棱镜来控制耦合输出比，辅之调节第一四分之一波片来实时调整激光的偏振态，从而将更多的激光导出腔外，保证激光器运行的平衡稳定性。

3.本发明的锁模器件SESAM是基于GaAs/AlAs Bragg反射镜上低温分子束外延技术生长的InGaAs量子阱结构，能够对腔内光场引入自动的振幅调制，同时结合非线性偏振旋转效应对脉冲的窄化机制，从而能够得到亚皮秒量级的锁模脉冲输出。

4.本发明的光纤激光器可以得到一个自启动性能优越、输出脉冲很窄的掺Yb超短脉冲光纤激光器。在这样的激光器中，慢饱和吸收体可以为基本的脉冲模式锁定提供自启动并保持稳定运转，而快可饱和吸收体能够提供初始脉冲并保持脉冲的品质。因此本发明在超快科学和工业应用中有着十分广阔的应用前景，应用涉及高精细激光微纳加工、非线性光学、超快激光探测等领域，能够为多项科学研究和应用提供可靠性光源。

附图说明

图1为本发明的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器结构示意图。

具体实施方式

本发明的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器是一种高输出功率、高重复频率、窄脉宽的掺镱光子晶体光纤SESAM锁模脉冲光纤激光器。图1为本发明的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器结构示意图。如图1所示，本发明亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其包括以下部件：

带尾纤的976nm半导体激光器1、第一平凸透镜2、第一二向色镜3、第二平凸透镜4、掺镱光子晶体光纤5、第二二向色镜6、第一45°高反镜7、第二45°高反镜8，第一四分之一波片9、第一二分之一波片10、第一偏振分束棱镜11、空间光隔离器12、第二二分之一波片13、第二偏振分束棱镜14、第二四分之一波片15、第三平凸透镜16、第三四分之一波片18、第三二向色镜19、第四平凸透镜20和半导体可饱和吸收镜17；

依次放置的第一四分之一波片9、第一二分之一波片10、第一偏振分束棱镜11、第二二分之一波片13、第二偏振分束棱镜14、第二四分之一波片15、第三四分之一波片18组成本发明的偏振控制元件。

该激光器的振荡级腔形结构为σ型环形腔，该σ腔结构的一端用半导体可饱和吸收镜17作为腔镜，其反射光经第二偏振分束棱镜14反射回光子晶体光纤，构成闭合回路反馈；

采用端面泵浦方式，所述976nm半导体激光器1输出激光，经所述第一平凸透镜2、第一二向色镜3分为两路，一路经所述第二平凸透镜4准直-聚焦后，注入所述光子晶体光纤5内，由光纤纤芯输出的激光再由第二平凸透镜耦合输出到自由光路，并利用对976nm抽运光高透、对1040nm激光高反的第二双色镜分离抽运光和激光。

另一路在经过第二二向色镜6、第一45°高反镜7、第二45°高反镜8后，再经第一四分之一波片9、第一二分之一波片10传输至作为此谐振腔输出端口的第一偏振分束棱镜11，一部分光脉冲能量经其侧面逃逸窗耦合输出，而另一部分透过去的光脉冲能量经空间光隔离器12和第二二分之一波片13后输出至作为此σ腔连通结构的第二偏振分束棱镜14，经第三平凸透镜16聚焦至(SESAM)半导体可饱和吸收镜17，并在二者之间插入第二四分之一波片15，目的是将经由SESAM17反射的激光偏振态旋转90°后导出，再利用第三四分之一波片18、第三二向色镜19、第四平凸透镜20耦合回光子晶体光纤5，构成闭环反馈。

其中，976nm LD是该光纤激光器的泵浦源。掺镱光纤在976nm处的吸收截面相对较窄，但吸收系数较大。976nm半导体激光器1最大输出为25W，泵浦光经1:1准直-聚焦耦合系统耦合进光子晶体光纤内包层，耦合效率大于80％，以使增益介质对泵浦光有充分的吸收。

光子晶体光纤5为双包层大模场面积掺镱光子晶体光纤，是NKT公司生产的内包层170μm、数值孔径0.62，较大的数值孔径有利于对泵浦光的充分吸收；纤芯直径为40μm、数值孔径0.03的非保偏光子晶体光纤，其对976nm泵浦光的吸收系数为13dB/m。为避免光纤端面损伤和污染，将光纤两端面的空气孔区均进行塌陷，并均以8°斜角抛光，以避免光纤端面的反馈形成自激振荡。其所提供的二阶群速度色散值约为+0.013ps²/m；模场面积约为660μm²，光纤长度1.25m，具有六角型周期性排布的空气孔阵列。作为腔内唯一一段光纤所提供的二阶群速度色散量估计值约为+0.013ps²/m。这种光子晶体光纤对976nm泵浦光的吸收系数为13dB/m。为了提高泵浦光和信号光的耦合效率、避免光纤端面损伤、污染,采用热塌陷方法使距离光纤两端面约0.5mm处的空气孔区塌陷,然后对两端均以8°斜角抛光，以避免端面反馈形成自激振荡，影响可调谐激光器的性能。光纤端面磨削、抛光处理工作可以由自行研制的一套行之有效的方案完成，只要能最大限度地降低腔内损耗即可。

空间光隔离器为偏振相关型隔离器(PM-ISO：中心波长1064nm，隔离度40dB，孔径8mm)，它在作为起偏元件的，也起到NPE“鉴别器”这一功能，强化非线性偏振旋转效应，同时保证腔内运行光的单方向运转，且较大的通光孔径有利于减少对激光的损耗。

本发明的泵浦光采用端面入射方式注入进σ型谐振腔，由于从光纤另一端输出的激光会伴有很强的泵浦光存在，在这里通过设计折叠式设计，利用两个平行放置的二向色镜有效地将腔内循环振荡的激光和泵浦光分开，从而保证腔内只有我们需要的信号光在振荡，而无杂散光的干扰。

作为此σ型环形腔的第二偏振分束棱镜14有效利用其分光特性，使从半导体可饱和吸收镜上反射回来的激光经第二四分之一波片旋转90°后由其反射面导出，再经过第三二色镜19和第四平凸透镜20耦合回光子晶体光纤，保持谐振腔的完整性，结构上更加灵活；

通过综合调整偏振控制元件来调整腔内循环振荡激光的偏振态，同时兼顾打到半导体可饱和吸收镜上的激光功率密度大小，以避免过度的热损伤。随着泵浦光注入的增大，需通过第一二分之一波片10和第一偏振分束棱镜11来控制耦合输出比，辅之调节第一四分之一波片9来实时调整激光的偏振态，从而将更多的激光导出腔外，保证激光器运行的平衡稳定性。

锁模器件SESAM是基于GaAs/AlAs Bragg反射镜上低温分子束外延技术生长的InGaAs量子阱结构，在1.04μm附近的线性吸收率为65％，调制深度为35％，饱和通量为20μJ/cm²，吸收恢复时间小于500fs。利用其对强光的非线性吸收特性，即：当光场较弱时，其对光的吸收很强，因此光透过率很低；随着激光强度增加，吸收体被逐渐“漂白”，吸收减弱；当光强达到某一特定值(称为饱和光强)时，吸收体完全饱和，光透过率达到极大，使强度最大的激光脉冲经受最小的损耗，达到从选择脉冲到最后启动锁模的目的。这样就对腔内光场引入了自动的振幅调制，同时结合非线性偏振旋转效应对脉冲的窄化机制，从而能够得到亚皮秒量级的锁模脉冲输出。

进一步的，第一二分之一波片、第一四分之一波片和第三四分之一波片用来调整激光的偏振状态，引入非线性偏振旋转机理稳定锁模运转；

而第二二分之一波片用来调整入射到SESAM上的功率密度大小，以防止过高的光场强度损伤SESAM；第三四分之一波片用来调整激光的偏振态，使其效率更高地耦合进光子晶体光纤；

进一步的，通过控制所述第一二分之一波片和所述第一偏振分束棱镜控制耦合输出比。

进一步的，第三平凸透镜采用焦距不同于其他三个平凸透镜焦距(均为8mm)的10mm非球面镜，用来优化聚焦到半导体可饱和吸收镜(SESAM)上的光斑大小，在降低锁模阈值、减少对SESAM的热损伤的同时，有利于进一步调高平均输出功率。

此输出亚皮秒超短脉冲激光可经腔外平行放置的光栅对进一步压缩至百飞秒量级。

本发明的光纤激光器在超快科学和工业应用中有着十分广阔的应用前景，应用涉及高精细激光微纳加工、非线性光学、超快激光探测等领域，此脉冲光纤激光器为多项科学研究和应用提供了可靠性光源。

实施例一：

首先，在此激光腔内没有引入任何负色散元件，作为腔内增益介质的唯一一段光子晶体光纤所提供的正色散量约为+0.013ps²/m，因此该激光器是一台工作在全正色散域的被动锁模光纤振荡器。被动锁模通过高调制深度的SESAM来实现，由于所选用的低非线性大模场面积PCF，即使我们也同样引入了非线性偏振旋转机制，那么没有SESAM还是不能实现被动锁模运转。但在此振荡器中，SESAM起到启动锁模即在低输出功率下实现锁模的作用，而在高输出功率下，维持锁模稳定性的是相当于快饱和吸收体作用的NPE，所以在高输出功率下我们可以获得非常稳定的锁模脉冲输出。

基于所搭建的锁模光纤激光器，首先将泵浦光设定在较低的功率状态下，仔细调节SESAM上的会聚光斑大小和偏振控制元件的角度，调节过程中通过功率计和示波器同时对输出特性进行观测。随着泵浦功率的不断升高，激光器依次经历连续波、调Q、调Q锁模和连续波锁模状态。当泵浦功率达到8.7W时，激光器开始输出连续光，输出功率大小81mW。继续增大泵浦功率至10.13W时，开始进入调Q状态，此时输出功率大小为223mW。当泵浦功率达到10.86W时，开始进入调Q锁模状态，平均输出功率354mW。那么，在用SESAM作为可饱和吸收体时，往往会产生调Q锁模现象，此时激光器的输出是一个被纳秒量级的调Q包络调制的锁模脉冲序列，是一种不稳定的锁模状态。

通过适当调节偏振控制元件的角度，同时，将耦合输出比调整到一个较高值，来限制打到SESAM上的瞬时功率，避免对SESAM造成热损伤的同时提取更多的脉冲能量。进一步增大泵浦功率至锁模阈值11.5W，可得到稳定的连续锁模脉冲序列输出，平均功率为430mW。

据以往的实验经验，我们在此通过选用f＝10mm的非球面镜来优化打到SESAM上的光斑面积大小，主要是为降低SESAM的损伤阈值，进而提高锁模脉冲激光的输出功率。直到锁模脉冲序列不稳定前的最高输出功率为3.15W，此时最高泵浦功率为21.5W，斜效率25％。

进一步增大泵浦功率超过21.5W时，会由于SESAM上的过饱和导致多脉冲运转，甚至导致失锁，而在某些情况下，激光脉冲还会跳转到稳定的双脉冲运转状态，但在SESAM表面还没有发现光致热损伤，尽管如此，但已得不到稳定的锁模脉冲运转。

观测器相应的光谱图，在腔内强烈的自相位调制(SPM)下，光谱呈现出多峰的形状且具有陡峭的两沿，表现出全正色散域光纤激光器典型的光谱特征。

后经分析，由于在我们的腔结构中没有色散补偿元件(或措施)，谐振腔内我们所用的SESAM提供的正群速度色散量约为+0.001ps²。同时，我们相信在1.25m长的大模场面积光纤中的非线性效应是较弱的，故NPE效应不明显，所以更多的脉冲整形机制是由高调制深度的SESAM的非线性来控制的。而在我们的结构中，发生在SESAM上的脉冲窄化效应相当于引入了一个弱的光谱滤波效应，因为此时的激光表现出准线性啁啾脉冲的特性。为实现较强的脉冲窄化效应，调整波片组使NPE对脉冲整形的贡献更为显著，而此时通过SPM导致的弱的光谱展宽对腔内脉冲域的自洽演化来说已经足够了。结合NPE共同对啁啾脉冲的整形作用，可以抑制脉冲在时域上的过度展宽，因此能够直接产生亚ps超短激光脉冲。

另外，此输出亚皮秒量级超短脉冲激光可经腔外平行设置的光栅对进一步压缩至百飞秒量级。例如：若输出光谱宽度为8nm～10nm，光栅对间距按10mm～8mm，较理想情况下，可将此超短脉冲进一步压缩至185fs～235fs，甚至更短。

惟以上者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡熟悉此项技艺的专业人士。在了解本发明的技术手段之后，自然能依据实际的需要，在本发明的教导下加以变化。因此凡依本发明申请专利范围所作的同等变化与修饰，都应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于，包括以下部件： 

带尾纤的976nm半导体激光器、第一平凸透镜、第一二向色镜、第二平凸透镜、光子晶体光纤、第二二向色镜、第一45度高反镜、第二45度高反镜、第一二分之一波片、第一四分之一波片、第一偏振分束棱镜、空间光隔离器、第二二分之一波片、第二偏振分束棱镜、第二四分之一波片、第三平凸透镜、第三四分之一波片、第三二向色镜、第四平凸透镜和半导体可饱和吸收镜； 

进一步的，所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器的振荡级腔形结构为σ型环形腔，该σ型环形腔的一端利用所述半导体可饱和吸收镜作为腔镜，利用所述第一偏振分束棱镜作为谐振腔侧向输出端口，利用所述第二偏振分束棱镜作为此σ腔结构的连通单元； 

且所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器采用端面泵浦方式，其光路如下： 

所述976nm半导体激光器输出的激光经所述第一平凸透镜后进入所述第一二向色镜，并分为两路： 

一路经所述第二平凸透镜准直-聚焦后，注入所述光子晶体光纤内； 

另一路在经所述第二二向色镜、所述第一45度高反镜、所述第二45度高反镜后，通过所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片传输至所述第一偏振分束棱镜，此时光脉冲能量分为两路，第一路经其侧面逃逸窗耦合输出，第二路经所述空间光隔离器和所述第二二分之一波片后输出至所述第二偏振分束棱镜，经由所述第二四分之一波片、所述第三平凸透镜聚焦至所述半导体可饱和吸收镜； 

进一步的，所述第二四分之一波片、第二偏振分束棱镜将由所述半导体可饱和吸收镜反射的激光偏振态旋转90°后导出，通过所述第三四分之一波片、所述第三二色镜折返至所述第四平凸透镜，经所述第四平凸透镜耦合回所述光子晶体光纤，构成闭环反馈。 

2.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

所述光子晶体光纤的内包层直径170μm，包层数值孔径0.62；纤芯直 径40μm，纤芯数值孔径0.03，其对976nm泵浦光的吸收系数为13dB/m； 

所述光子晶体光纤的光纤两端面的空气孔区均进行塌陷处理，均以8°斜角抛光。 

3.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

所述空间光隔离器为偏振相关型隔离器。 

4.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片和所述第三四分之一波片用来调整激光的偏振状态，引入非线性偏振旋转机理稳定锁模运转； 

所述第二二分之一波片用来调整入射到SESAM上的功率密度大小； 

所述第三四分之一波片用来调整耦合进光子晶体光纤的激光的偏振态。 

5.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

通过控制所述第一二分之一波片和所述第一偏振分束棱镜控制耦合输出比。 

6.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

所述第三平凸透镜采用焦距为10mm的非球面镜，用来优化聚焦到半导体可饱和吸收镜上的光斑大小。 

7.如权利要求1的亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器，其特征在于： 

所述第一二分之一波片、所述第一四分之一波片、所述第二二分之一波片、所述第二四分之一波片、所述第三四分之一波片和所述第一偏振分束棱镜、所述第二偏振分束棱镜为所述亚皮秒大模场面积光子晶体光纤SESAM锁模激光器的偏振控制元件。