CN104377539A - 倏逝波锁模吸收体器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倏逝波锁模吸收体器件及其制备方法。该倏逝波锁模吸收体器件包括双锥形光纤，该双锥形光纤的锥形区域表面镀有拓扑绝缘体薄膜。该倏逝波锁模吸收体器件的制备方法包括如下步骤：1、将光纤拉锥，形成双锥形光纤；2、在所述双锥形光纤的锥形区域表面镀拓扑绝缘体薄膜。本发明还提供了采用所述锁模吸收体器件的激光器，该激光器包括半导体激光器，该半导体激光器的输出端连接一环形腔，该环形腔沿光路依次设置有波分复用器、增益光纤、光隔离器、光纤耦合器、偏振控制器、上述锁模吸收体器件。这种锁模吸收体器件具有高效、高可靠性、低成本等优点，适于批量生产，同时，这种锁模光纤激光器具有全光纤化、高可靠性的优点，适于成果转化。

Description

倏逝波锁模吸收体器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种倏逝波锁模吸收体器件及其制备方法。

背景技术

利用被动锁模技术是光纤激光器实现超快脉冲输出的一种有效途径，而被动锁模的关键技术是光纤激光器谐振腔中需要具备可饱和吸收效应。目前，研究人员已经利用多种可饱和吸收效应在光纤激光器中获得被动锁模超快脉冲输出。一般来说，为了克服光纤激光锁模环境不稳定的缺点，研究人员通常采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)来实现光纤激光器锁模超快脉冲输出。然而，由于商用SESAM价格昂贵、制作工艺复杂、可饱和吸收带宽窄、一般仅支持皮秒级别的脉冲输出，并且损伤阈值也较低，所以也不适用于全方位研究超快光纤激光器的动力学特性。因此，研制出成本低廉、工艺简单、高性能的可饱和吸收体一直是超快激光物理领域追求的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种倏逝波锁模吸收体器件及其制备方法，以解决现有技术中所采用的商用SESAM价格昂贵、制作工艺复杂、可靠性低的缺陷。本发明是这样实现的：

一种倏逝波锁模吸收体器件，包括双锥形光纤；所述双锥形光纤的锥形区域表面镀有拓扑绝缘体薄膜。

进一步地，所述锥形区域的直径范围为10-50微米。

进一步地，所述拓扑绝缘体薄膜的材料包括碲化铋、硒化铋及碲化硒中的任意一种。

一种倏逝波锁模吸收体器件的制备方法，包括如下步骤：

将光纤拉锥，形成双锥形光纤；

在所述双锥形光纤的锥形区域表面镀拓扑绝缘体薄膜。

进一步地，所述锥形区域的直径范围为10-50微米。

进一步地，所述拓扑绝缘体薄膜的材料包括碲化铋、硒化铋及碲化硒中的任意一种。

进一步地，在所述双锥形光纤的锥形区域表面镀拓扑绝缘体薄膜所采用的方法为激光脉冲沉积法。

一种锁模光纤激光器，包括半导体激光器；所述半导体激光器的输出端连接一环形腔；所述环形腔沿光路依次设置有波分复用器、增益光纤、光隔离器、光纤耦合器、偏振控制器、上述任意一种锁模吸收体器件。

进一步地，所述增益光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、或掺铥光纤。

与现有技术相比，这种新型锁模吸收体器件具有结构简单、高效、高可靠性、低成本等优点，适于批量生产，同时，利用这种锁模吸收体器件的锁模光纤激光器具有全光纤化、高可靠性的优点，适于成果转化。

附图说明

图1：本发明实施例提供的倏逝波锁模吸收体器件的结构示意图；

图2：所述倏逝波锁模吸收体器件的制备流程示意图；

图3：采用所述倏逝波锁模吸收体器件的锁模光纤激光器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1示出了本发明提供的倏逝波锁模吸收体器件1的结构示意图。如图所示，该倏逝波锁模吸收体器件1包括双锥形光纤，该双锥形光纤的锥形区域101表面镀有拓扑绝缘体薄膜102。拓扑绝缘体薄膜102作为吸收体材料，通过与双锥形光纤的倏逝波作用，实现对光的调制。锥形区域101的直径范围只要在10-50微米范围内就可以使双锥形光纤的锥形区域101表面产生倏逝波，锥形区域101的直径越小，则锥形区域101表面产生的倏逝波越强，与吸收体材料的作用就越充分，对光的调制作用就越强。可采用碲化铋、硒化铋或碲化硒等作为拓扑绝缘体薄膜102的材料。双锥形光纤的锥形区域101可通过热缩管封装，在双锥形光纤的两端熔接上单模光纤后即可与其他光学器件耦合连接，以实现对光的调制。

如图2所示，本发明还提供了上述倏逝波锁模吸收体器件1的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：将光纤拉锥，形成双锥形光纤；

步骤S2：在双锥形光纤的锥形区域101表面镀拓扑绝缘体薄膜102。

在步骤S1中，可采用熔融拉锥法对光纤进行拉锥，将光线拉锥到使锥形区域101的直径在10-50微米即可实现对光的调制。当然，锥形区域101的直径越小，锥形区域101表面产生的倏逝波越强，与吸收体材料的作用就越充分，对光的调制作用就越强。

在步骤S2中，可通过激光脉冲沉积法在双锥形光纤的锥形区域101表面镀拓扑绝缘体薄膜102。具体而言，双锥形光纤制备完成后，将双锥形光纤的锥形区域101放置于激光脉冲沉积专用的真空室内，以拓扑绝缘体薄膜102的材料作为靶材对双锥形光纤的锥形区域101进行镀膜，具体可采用碲化铋、硒化铋或碲化硒等作为拓扑绝缘体薄膜102的材料。

该制备方法具有如下优点：

使用激光脉冲沉积法镀膜可以一次性将拓扑绝缘体薄膜102制备到上百根双锥形光纤的锥形区域101表面。同时，拓扑绝缘体材料紧致、均匀地沉积到锥形光纤的锥形区域101表面侧面，不会轻易脱落，而且，基于倏逝波与拓扑绝缘体材料相互作用，倏逝波锁模吸收体器件1的抗损伤阈值大幅度提高。

双锥形光纤的锥形区域101可通过热缩管封装，在双锥形光纤的两端熔接上单模光纤后即可与其他光学器件耦合连接，以实现对光的调制。

基于上述倏逝波锁模吸收体器件1，本发明实施例还提供了一种锁模光纤激光器。该锁模光纤激光器包括半导体激光器7，该半导体激光器7的输出端连接一环形腔，该环形腔沿光路依次设置有波分复用器2、增益光纤3、光隔离器4、光纤耦合器5、偏振控制器6、上述任意一种倏逝波锁模吸收体器件1。其中，增益光纤3可采用掺铒光纤、掺镱光纤、或掺铥光纤等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种倏逝波锁模吸收体器件，其特征在于，包括双锥形光纤；所述双锥形光纤的锥形区域表面镀有拓扑绝缘体薄膜。

2.如权利要求1所述的倏逝波锁模吸收体器件，其特征在于，所述锥形区域的直径范围为10-50微米。

3.如权利要求1所述的倏逝波锁模吸收体器件，其特征在于，所述拓扑绝缘体薄膜的材料包括碲化铋、硒化铋及碲化硒中的任意一种。

4.一种倏逝波锁模吸收体器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将光纤拉锥，形成双锥形光纤；

在所述双锥形光纤的锥形区域表面镀拓扑绝缘体薄膜。

5.如权利要求4所述的倏逝波锁模吸收体器件的制备方法，其特征在于，所述锥形区域的直径范围为10-50微米。

6.如权利要求4所述的倏逝波锁模吸收体器件的制备方法，其特征在于，所述拓扑绝缘体薄膜的材料包括碲化铋、硒化铋及碲化硒中的任意一种。

7.如权利要求4所述的倏逝波锁模吸收体器件的制备方法，其特征在于，在所述双锥形光纤的锥形区域表面镀拓扑绝缘体薄膜所采用的方法为激光脉冲沉积法。

8.一种锁模光纤激光器，其特征在于，包括半导体激光器；所述半导体激光器的输出端连接一环形腔；所述环形腔沿光路依次设置有波分复用器、增益光纤、光隔离器、光纤耦合器、偏振控制器、权利要求1至3中任一权利要求所述的锁模吸收体器件。

9.如权利要求8所述的锁模光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、或掺铥光纤。