CN106785842A - 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 - Google Patents
基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106785842A CN106785842A CN201710008206.2A CN201710008206A CN106785842A CN 106785842 A CN106785842 A CN 106785842A CN 201710008206 A CN201710008206 A CN 201710008206A CN 106785842 A CN106785842 A CN 106785842A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cadmium arsenide
- film
- fiber
- cadmium
- saturable absorber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 175
- FSIONULHYUVFFA-UHFFFAOYSA-N cadmium arsenide Chemical compound [Cd].[Cd]=[As].[Cd]=[As] FSIONULHYUVFFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 126
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 12
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 8
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 6
- -1 isolator Substances 0.000 claims description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 5
- APAWRDGVSNYWSL-UHFFFAOYSA-N arsenic cadmium Chemical compound [As].[Cd] APAWRDGVSNYWSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims description 4
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 2
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 48
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 5
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06712—Polarising fibre; Polariser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06783—Amplifying coupler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
- H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤(3)、隔离器(4)、光纤耦合器(5)、偏振控制器(6)、砷化镉可饱和吸收体(7)、单模光纤、波分复用器第三端依次连接成环状，隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器的第一输出端作为脉冲激光输出，第二输出端在环路连接偏振控制器的第一端；偏振控制器另一端连接砷化镉薄膜可饱和吸收体的一端，砷化镉薄膜可饱和吸收体第二端和单模光纤第一端相连；泵浦源通过波分复用器的第一端即泵浦输入端将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中，利用砷化镉在近红外及中红外波段具有超快可饱和吸收特性，实现高脉冲能量锁模脉冲输出。
Description
技术领域
本发明涉及属于激光技术及非线性光学领域。尤其是一种砷化镉薄膜被动锁模光纤激光器。
背景技术
脉冲激光在生物医疗、材料加工、激光雷达、通信等领域有着极其重要的应用。脉冲光纤激光在保持光纤激光器的稳定性、转换效率和光束质量等诸多优点的同时，比连续波光纤激光器拥有更高的激光峰值功率，使其应用范围更加广泛。目前实现脉冲激光的主要方法有调Q技术、锁模技术以及增益开关技术，其中锁模技术是实现高峰值超快脉冲的有效手段。
被动锁模技术是实现锁模激光器的有效方式之一，具有光学克尔效应的可饱和吸收体作为被动锁模技术的关键部分受到越来越多的关注，现如今被动可饱和吸收体主要有应用半导体可饱和吸收镜(SESAM)、碳纳米管(SWNT)、石墨烯、二硫化钼等器件或材料的技术。然而SESAM具有制作工艺复杂、生产成本较高、可饱和吸收光谱范围相对较窄等劣势，且不能工作在中红外长波长光谱区域。虽然SWNT与SESAM相比具有制作成本低廉、可饱和吸收光谱范围宽等优势，但是制作SWNT可饱和吸收体时其直径的不可控性会导致光学参数无法精确控制并引入额外的插入损耗；石墨烯作为可饱和吸收体是新兴的被动锁模技术，其本身存在调制深度低，可饱和吸收效应不明显等问题；二硫化钼也可作为可饱和吸收体，但是其可饱和吸收效应有很大一部分来自缺陷态的贡献，所以重复性、稳定性成为制约其发展的关键因素。
砷化镉材料作为可饱和吸收体用于激光器锁模具有可饱和吸收光谱范围宽、重复性好、波形稳定等优势，同时由于其为薄膜材料，在制备可靠性方面优于低维材料(如碳纳米管和石墨烯等)。目前可在实验上实现近红外到中红外波段稳定被动锁模，因此砷化镉作为新型可饱和吸收体材料具有很大的潜力，有望取代SESAM成为光纤激光器，尤其是长波长光纤激光器中性能最优异的被动锁模器件。
目前制备砷化镉薄膜主要采用分子束外延、SiC衬底外延生长、化学气相沉积、脉冲激光沉积等方法。分子束外延、SiC衬底外延生长与化学气相沉积法和脉冲激光溅射法相比，生长出的砷化镉晶体具有更好的可重复性和更好的晶体结构。
发明内容
本发明目的是，提出了一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其利用砷化镉材料的非线性可饱和吸收特性实现近红外、中红外波段被动锁模脉冲输出。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤、隔离器、光纤耦合器、偏振控制器、砷化镉可饱和吸收体、单模光纤、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器的第一输出端作为脉冲激光输出，第二输出端在环路连接偏振控制器的第一端；而偏振控制器另一端连接砷化镉薄膜可饱和吸收体的一端，砷化镉薄膜可饱和吸收体第二端和单模光纤第一端相连；单模光纤另一端则连接到波分复用器的第三端构成环形腔结构；设有泵浦源连接波分复用器的第一端即泵浦输入端；将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中；
其中偏振控制器、砷化镉薄膜可饱和吸收体和单模光纤的连接方式采用三明治结构，即用两个同型号光纤接头将砷化镉薄膜可饱和吸收体固定在中间；砷化镉薄膜可饱和吸收体是采用分子束外延生长的方法在超薄云母基底上制备砷化镉薄膜，由于云母衬底具有很好的透射率，利用砷化镉可饱和吸收特性可实现被动锁模。
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤、隔离器、光纤耦合器、准直-聚焦系统、砷化镉可饱和吸收体、全反射金镜、单模光纤、偏振控制器、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器的第一输出端作为脉冲激光输出，第二输出端在环路激光耦合至准直-聚焦系统中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体置于聚焦后的光斑处；在光斑之后光路中的放置宽带全反射金镜形成反射式结构；再接入一段单模光纤；单模光纤的另一端连接偏振控制器，而偏振控制器的另一端则与波分复用器的第三端口相连构成环形谐振腔。所述的砷化镉薄膜可饱和吸收体可采用分子束外延法制备，在超薄的云母基底上制备砷化镉薄膜。泵浦源连接波分复用器的第一端即泵浦输入端；将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中；
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤、隔离器、光纤耦合器、环形器，偏振控制器、单模光纤、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器有两个端口，一路直接作为激光输出端，另一端连接环形器；环形器的第二端口将激光耦合至准直-聚焦系统中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体置于聚焦后的光斑处；为了形成反射式结构，在光路中的另一端放置宽带全反射金镜；环形器的第三端口在环路依次与偏振控制器和单模光纤连接，单模光纤的另一端则与波分复用器的第三端口相连构成环形腔结构。
所述的砷化镉薄膜可饱和吸收体可采用分子束外延法制备，在超薄的云母基底上制备砷化镉薄膜。泵浦源连接波分复用器的第一端即泵浦输入端；将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中；
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用线形腔结构，由高反射率的光纤光栅、波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、砷化镉可饱和吸收体依次连接；增益光纤的另一端连接光纤耦合器，光纤耦合器有两个输出端，一端作为激光器输出端，另一端与砷化镉薄膜可饱和吸收体相连；波分复用器的第三端连接高反射率的光纤光栅，与砷化镉薄膜可饱和吸收体共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中。高反射率的光纤光栅反射率99.9％。
一种基于砷化镉拓薄膜的被动锁模光纤激光器，采用线形腔结构，由环形镜、波分复用器、增益光纤、砷化镉可饱和吸收体依次连接；泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中，环形镜、增益光纤的另一端与砷化镉薄膜可饱和吸收体相连；波分复用器的第三端连接环形镜的第一端，环形镜的另一端作为激光输出端；环形镜由光纤耦合器两个输出端接到一起构成，与砷化镉薄膜可饱和吸收体共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，采用线形腔结构，由低反射率的光纤光栅、波分复用器、增益光纤、砷化镉可饱和吸收体依次连接；泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中，增益光纤的另一端直接与砷化镉薄膜可饱和吸收体相接触；波分复用器的另一端连接低反色率光纤光栅作为激光输出端。其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
所述砷化镉薄膜可饱和吸收体采用分子束法外延法制备，层数可控，稳定性强，同时采用脉冲激光溅射法可将砷化镉样品直接沉积在全反射金镜或介质反射镜上，或将砷化镉样品直接沉积于光纤端面。
所述增益光纤为掺杂稀土元素中的一种或多种的单模光纤或大芯径多模光纤或光子晶体光纤或微结构光纤。
所述波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、光纤光栅、隔离器、偏振控制器、单模光纤、环形器为保偏型或非保偏型
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。本发明采用砷化镉薄膜作为可饱和吸收体应用于被动锁模激光器中，由于砷化镉具有较宽的吸收带宽，可在近红外及中红外波段实现锁模,采用分子束外延生长的砷化镉薄膜，具有稳定性高、材料均匀、恢复时间快且损伤阈值高的特点，可实现高稳定性、高重复频率、高峰值功率的锁模激光脉冲输出。
附图说明
图1为实施例1砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图2为实施例2砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图3为实施例3砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图4为实施例4砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图5为实施例5砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图6为实施例6砷化镉被动锁模光纤激光器的结构图。
图中：1、泵浦源，2、波分复用器，3、增益光纤，4、隔离器，5、光纤耦合器，6、偏振控制器，7、砷化镉可饱和吸收体，8、单模光纤，9、准直-聚焦系统，10、环形器，11、宽带全反射金镜，12、高反射率的光纤光栅，13、环形镜，14、低反射率的光纤光栅。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但不仅限于以下几种实施例，同时下述实例可以通过改变腔内器件工作波长实现在1000nm、1550nm、2000nm、3000nm附近锁模脉冲输出。
实施例1
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图1所示。中心波长为1550nm泵浦源1通过1550nm/2000nm的波分复用器2将泵浦光耦合注入2.5m稀土掺杂的增益光纤3中；增益光纤3的另一端连接2μm偏振无关隔离器4；隔离器4的另一端连接到分束比为30：70的1X2结构的2μm光纤耦合器5，光纤耦合器5有两个输出端，30％端作为脉冲激光输出端，70％端连接偏振控制器6；偏振控制器6连接砷化镉可饱和吸收体7，并将砷化镉可饱和吸收体7和普通单模光纤8相连；单模光纤8另一端连接1550nm/2000nm波分复用器的2000nm端；偏振控制器6、砷化镉可饱和吸收体7和单模光纤8的连接方式采用三明治结构，即用两个同型号FC/PC光纤接头将砷化镉薄膜可饱和吸收体7固定在中间；砷化镉可饱和吸收体7作为被动锁模器件，锁模脉冲激光将从光纤耦合器5的30％的输出端输出。
实施例2
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图2所示。中心波长1550nm泵浦源1连接1550nm/2000nm波分复用器2的泵浦输入端，将泵浦光注入到2.5m稀土摻杂的掺铥增益光纤3中；增益光纤(3)依次连接2μm偏振无关隔离器(4)和分束比为30：70的1X2结构的2μm光纤耦合器5；光纤耦合器5有两个输出端口，30％端作为脉冲激光输出端，70％端将光束耦合至准直-聚焦系统9中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体7置于聚焦后的光斑处；为调节腔内色散，接入单模光纤8；单模光纤8的另一端连接偏振控制器6，而偏振控制器6的另一端则与1550nm/2000nm波分复用器2的2000nm端相连构成环形谐振腔。
实施例3
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图3所示。中心波长1550nm泵浦源1连接1550nm/2000nm波分复用器2的泵浦输入端，将泵浦光注入到2.5m稀土摻杂的掺铥增益光纤3中；增益光纤3后依次连接2μm隔离器4与分束比为30：70的1X2结构的2μm光纤耦合器5，光纤耦合器5有两个端口，30％端作为脉冲激光输出端，70％端连接2μm环形器10的1号端口；环形器10的二号端口将激光耦合至准直-聚焦系统9中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体7置于聚焦后的光斑处；为了形成反射式结构，在光路中的另一端放置宽带全反射金镜11；环形器10的3号端口依次与偏振控制器6和单模光纤8连接；单模光纤8的另一端则与1550nm/2000nm波分复用器2的2000nm端连接构成环形腔结构。
实施例4
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图4所示。中心波长1550nm泵浦源1连接1550nm/2000nm波分复用器2的泵浦输入端，将泵浦光注入到2.5m稀土摻杂的掺铥增益光纤3中；增益光纤3的另一端连接分束比为30：70的1X2结构的2μm光纤耦合器5，光纤耦合器5有两个端口，30％端作为脉冲激光输出端，70％端与砷化镉薄膜可饱和吸收体7相连；1550nm/2000nm波分复用器2的2000nm端连接高反射率的光纤光栅(R:99.9％@2μm)12，与砷化薄膜镉可饱和吸收体7共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
实施例5
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图5所示。中心波长1550nm泵浦源1连接1550nm/2000nm波分复用器2的泵浦输入端，将泵浦光注入到2.5m稀土摻杂的掺铥增益光纤3中；增益光纤3的另一端与砷化镉可饱和吸收体7相连；1550nm/2000nm波分复用器2的2000nm端连接环形镜13的一个输入端，环形镜13的另一个输入端作为激光输出端；环形镜13由分光比1:1的(2X2)2μm光纤耦合器两个输出端接到一起构成，与砷化镉薄膜可饱和吸收体7共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
实施例6
一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器结构如图6所示。中心波长1550nm泵浦源1连接1550nm/2000nm波分复用器2的泵浦输入端，将泵浦光注入到2.5m稀土摻杂的掺铥增益光纤3中；增益光纤3的另一端直接与砷化镉薄膜可饱和吸收体7相接触；1550nm/2000nm波分复用器2的2000nm端连接低反射率光纤光栅(R:60％@2μm，100％@1550nm)14作为激光输出端。其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
Claims (10)
1.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤(3)、隔离器(4)、光纤耦合器(5)、偏振控制器(6)、砷化镉可饱和吸收体(7)、单模光纤、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器的第一输出端作为脉冲激光输出，第二输出端在环路连接偏振控制器的第一端；而偏振控制器另一端连接砷化镉薄膜可饱和吸收体的一端，砷化镉薄膜可饱和吸收体第二端和单模光纤第一端相连；单模光纤另一端则连接到波分复用器的第三端构成环形腔结构；设有泵浦源(1)通过波分复用器(2)的第一端即泵浦输入端将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤(3)中；
其中偏振控制器、砷化镉薄膜可饱和吸收体和单模光纤的连接方式采用三明治结构，用两个同型号光纤接头将砷化镉薄膜可饱和吸收体固定在中间利用砷化镉可饱和吸收特性实现被动锁模；采用脉冲激光溅射法将砷化镉样品直接沉积在超薄云母基底上制备砷化镉薄膜，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm。
2.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤、隔离器、光纤耦合器、准直-聚焦系统、砷化镉可饱和吸收体、全反射金镜、单模光纤、偏振控制器、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器的第一输出端作为脉冲激光输出，第二输出端在环路激光耦合至准直-聚焦系统中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体置于聚焦后的光斑处；在光斑之后光路中的放置宽带全反射金镜形成反射式结构；再接入一段单模光纤；单模光纤的另一端连接偏振控制器，而偏振控制器的另一端则与波分复用器的第三端口相连构成环形谐振腔；所述的砷化镉薄膜可饱和吸收体采用分子束外延法制备，在超薄的云母基底上制备砷化镉薄膜；采用脉冲激光溅射法可将砷化镉样品直接沉积在超薄云母基底上制备砷化镉薄膜，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，云母衬底具有很好的透射率；设有泵浦源连接波分复用器的第一端即泵浦输入端；将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中。
3.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用环形腔结构，由波分复用器第二端、增益光纤、隔离器、光纤耦合器、环形器，偏振控制器、单模光纤、波分复用器第三端依次连接成环状，泵浦源通过波分复用器将泵浦光耦合注入稀土掺杂的增益光纤中；增益光纤的另一端连接隔离器；隔离器的另一端连接光纤耦合器输入端，光纤耦合器有两个端口，一路直接作为激光输出端，另一端连接环形器；环形器的第二端口将激光耦合至准直-聚焦系统中，并将砷化镉薄膜可饱和吸收体置于聚焦后的光斑处；为了形成反射式结构，在光路中的另一端放置宽带全反射金镜；环形器的第三端口在环路依次与偏振控制器和单模光纤连接，单模光纤的另一端则与波分复用器的第三端口相连构成环形腔结构；
所述的砷化镉薄膜可饱和吸收体可采用分子束外延法制备，采用脉冲激光溅射法可将砷化镉样品直接沉积在超薄云母基底上制备砷化镉薄膜，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，云母衬底具有很好的透射率；设有泵浦源连接波分复用器的第一端即泵浦输入端；将泵浦光注入到稀土掺杂的增益光纤中。
4.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用线形腔结构，由高反射率的光纤光栅、波分复用器、增益光纤、光纤耦合器、砷化镉可饱和吸收体依次连接；增益光纤的另一端连接光纤耦合器，光纤耦合器有两个输出端，一端作为激光器输出端，另一端与砷化镉薄膜可饱和吸收体相连；波分复用器的第三端连接高反射率的光纤光栅，与砷化镉薄膜可饱和吸收体共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构；设有泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中。
5.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用线形腔结构，由环形镜、波分复用器、增益光纤、砷化镉可饱和吸收体依次连接；设有泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中，环形镜、增益光纤的另一端与砷化镉薄膜可饱和吸收体相连；波分复用器的第三端连接环形镜的第一端，环形镜的另一端作为激光输出端；环形镜由光纤耦合器两个输出端接到一起构成，与砷化镉薄膜可饱和吸收体共同构成激光器的线性谐振腔；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，沉积到宽带全反射镜上，采用反射式结构。
6.一种基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：采用线形腔结构，由低反射率的光纤光栅、波分复用器、增益光纤、砷化镉可饱和吸收体、全反射镜依次连接；设有泵浦源连接波分复用器的泵浦输入端，将泵浦光注入到稀土摻杂的增益光纤中，增益光纤的另一端直接与砷化镉薄膜可饱和吸收体相接触；波分复用器的另一端连接低反色率光纤光栅作为激光输出端；其中砷化镉薄膜可饱和吸收体作为被动锁模元件，采用脉冲光溅射法制备，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，沉积到宽带全反射镜上，为反射式结构。
7.根据权利要求1-6之一所述的基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的砷化镉薄膜可饱和吸收体(7)采用分子束外延、化学气相淀积或脉冲激光溅射法制备；其中砷化镉材料包含1种或多种掺杂原子(如Cr，In等)，掺杂原子浓度范围0％-30％。
8.根据权利要求1-6之一所述的基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的增益光纤(3)为摻杂稀土元素中的一种或多种的单模或大芯径多模或光子晶体光纤或微结构光纤。
9.根据权利要求1-6之一所述的基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述的波分复用器(2)、增益光纤(3)、隔离器(4)、光纤耦合器(5)、偏振控制器(6)、色散补偿光纤(8)、环形器(10)、高反射率的光纤光栅(12)、环形镜(13)、低反射率的光纤光栅(14)所使用的光纤为保偏型或非保偏型。
10.根据权利要求1-6之一所述的基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器，其特征在于：所述砷化镉薄膜可饱和吸收体采用分子束法外延法制备，层数可控，稳定性强，采用脉冲激光溅射法可将砷化镉样品直接沉积在超薄云母基底上制备砷化镉薄膜，砷化镉薄膜厚度控制在10nm-1μm，云母衬底具有很好的透射率；或沉积在全反射金镜或介质反射镜上，或将砷化镉直接沉积于光纤端面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710008206.2A CN106785842A (zh) | 2017-01-05 | 2017-01-05 | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710008206.2A CN106785842A (zh) | 2017-01-05 | 2017-01-05 | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106785842A true CN106785842A (zh) | 2017-05-31 |
Family
ID=58950593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710008206.2A Withdrawn CN106785842A (zh) | 2017-01-05 | 2017-01-05 | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106785842A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785844A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 中国科学院物理研究所 | 一种采用反射镜结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器 |
| CN108660508A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-10-16 | 复旦大学 | 一种利用分子束外延设备生长大尺度砷化镉薄膜的方法 |
| CN108683067A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-19 | 淮北师范大学 | 基于可饱和吸收光纤锁模的脉冲光纤激光器 |
| CN109149333A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 深圳大学 | 一种波导集成式光调制器及其制备方法 |
| CN109286121A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-01-29 | 光越科技(深圳)有限公司 | 基于空分复用sesam模块的锁模光纤激光器 |
| CN109361144A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-19 | 华南理工大学 | 高重频可调谐锁模光纤激光器及激光产生方法和应用 |
| CN109586154A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-05 | 南京大学 | 基于三维狄拉克半金属可饱和吸收体的脉冲状态可调激光器 |
| CN109936044A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-06-25 | 长春理工大学 | 一种可调谐锁模光纤激光器 |
| CN109980491A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 香港理工大学 | 可饱和吸收体制备方法、可饱和吸收体及锁模激光器 |
| CN112751256A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-04 | 广东工业大学 | 一种基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体和制备方法及其制成的锁模光纤激光器 |
| CN113540941A (zh) * | 2020-04-16 | 2021-10-22 | 北京大学 | 一种基于二维材料光纤饱和吸收体的全光纤锁模激光器及制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208738A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-10-05 | 北京工业大学 | 石墨烯被动锁模光纤激光器 |
| CN202260107U (zh) * | 2011-09-16 | 2012-05-30 | 北京工业大学 | 一种2.0微米波段被动锁模超短脉冲全光纤激光器 |
| CN103701022A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 北京工业大学 | 一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器 |
| CN103746281A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 江苏师范大学 | 基于半导体可饱和吸收镜的铥钬共掺光纤矢量孤子激光器 |
| CN104064951A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-24 | 北京工业大学 | 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调q光纤激光器 |
| CN105490146A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-04-13 | 南京大学 | 三维狄拉克半金属材料红外可饱和吸收器件 |
| CN206412625U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-08-15 | 南京诺派激光技术有限公司 | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 |
-
2017
- 2017-01-05 CN CN201710008206.2A patent/CN106785842A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208738A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-10-05 | 北京工业大学 | 石墨烯被动锁模光纤激光器 |
| CN202260107U (zh) * | 2011-09-16 | 2012-05-30 | 北京工业大学 | 一种2.0微米波段被动锁模超短脉冲全光纤激光器 |
| CN103701022A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 北京工业大学 | 一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器 |
| CN103746281A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 江苏师范大学 | 基于半导体可饱和吸收镜的铥钬共掺光纤矢量孤子激光器 |
| CN104064951A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-24 | 北京工业大学 | 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调q光纤激光器 |
| CN105490146A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-04-13 | 南京大学 | 三维狄拉克半金属材料红外可饱和吸收器件 |
| CN206412625U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-08-15 | 南京诺派激光技术有限公司 | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 于永芹;郑家容;杜晨林;易凯;阮双琛: "碳纳米管被动锁模光纤激光器的研究进展", 激光与红外, no. 9, 20 September 2011 (2011-09-20), pages 953 - 960 * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785844A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 中国科学院物理研究所 | 一种采用反射镜结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器 |
| CN109980491A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 香港理工大学 | 可饱和吸收体制备方法、可饱和吸收体及锁模激光器 |
| CN108660508A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-10-16 | 复旦大学 | 一种利用分子束外延设备生长大尺度砷化镉薄膜的方法 |
| CN108683067A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-19 | 淮北师范大学 | 基于可饱和吸收光纤锁模的脉冲光纤激光器 |
| CN109149333B (zh) * | 2018-09-30 | 2023-12-12 | 深圳大学 | 一种波导集成式光调制器及其制备方法 |
| CN109149333A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 深圳大学 | 一种波导集成式光调制器及其制备方法 |
| CN109286121A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-01-29 | 光越科技(深圳)有限公司 | 基于空分复用sesam模块的锁模光纤激光器 |
| CN109286121B (zh) * | 2018-12-06 | 2024-01-05 | 光越科技(深圳)有限公司 | 基于空分复用sesam模块的锁模光纤激光器 |
| CN109361144A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-19 | 华南理工大学 | 高重频可调谐锁模光纤激光器及激光产生方法和应用 |
| CN109586154A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-05 | 南京大学 | 基于三维狄拉克半金属可饱和吸收体的脉冲状态可调激光器 |
| CN109586154B (zh) * | 2019-01-08 | 2020-10-30 | 南京大学 | 一种基于三维狄拉克半金属可饱和吸收体的脉冲状态可调激光器 |
| CN109936044A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-06-25 | 长春理工大学 | 一种可调谐锁模光纤激光器 |
| CN113540941A (zh) * | 2020-04-16 | 2021-10-22 | 北京大学 | 一种基于二维材料光纤饱和吸收体的全光纤锁模激光器及制备方法 |
| CN112751256A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-04 | 广东工业大学 | 一种基于二碲化钨/二硫化钨异质结的可饱和吸收体和制备方法及其制成的锁模光纤激光器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106785842A (zh) | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 | |
| CN107230927B (zh) | 基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器 | |
| CN109066278B (zh) | 双向锁模多态孤子光纤激光器 | |
| CN107154576B (zh) | 基于SMF-SIMF-GIMF-SMF光纤结构的2μm耗散孤子锁模光纤激光器 | |
| CN104064951A (zh) | 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调q光纤激光器 | |
| CN106129786A (zh) | 基于拉锥光纤的可调谐双波长锁模光纤激光器 | |
| CN105470791B (zh) | 基于二维纳米材料锁模的空间结构光纤激光器 | |
| CN107302183A (zh) | 一种连续光注入半导体光放大器的脉冲激光器 | |
| CN109346911A (zh) | 一种数十兆赫兹高重频纳秒全光纤激光放大器 | |
| CN106785844A (zh) | 一种采用反射镜结构的二维纳米材料锁模全光纤激光器 | |
| CN107845946A (zh) | 一种级联泵浦的基于非线性光学环形镜的全光纤线偏振锁模激光器 | |
| CN110797742A (zh) | 一种高重复频率的全保偏9字腔锁模激光器 | |
| CN206412625U (zh) | 基于砷化镉薄膜的被动锁模光纤激光器 | |
| CN107994450A (zh) | 一种全光纤结构波长可调谐的激光器 | |
| CN109273972B (zh) | 一种全光纤飞秒激光器 | |
| CN113131321B (zh) | 低阈值自启动全保偏飞秒光纤激光器 | |
| CN108321667B (zh) | 一种矢量标量脉冲双向输出的光纤激光光源 | |
| CN208001073U (zh) | 一种全光纤结构波长可调谐的激光器 | |
| CN113206427A (zh) | 一种高重频线偏振飞秒锁模光纤激光器 | |
| CN109361145B (zh) | 单波长可调谐调q锁模脉冲激光器 | |
| CN105140766B (zh) | 一种高阶群速度锁定矢量孤子激光器及产生方法 | |
| CN209298558U (zh) | 一种百瓦级高功率全保偏光纤放大器 | |
| CN116131077A (zh) | 一种超短脉冲光纤激光器 | |
| CN208045932U (zh) | 一种锁模光纤激光器 | |
| CN106169690A (zh) | 一种高重频锁模光纤激光器及其产生高重频脉冲的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |