CN202474537U - 激光锁模器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光锁模器，该激光锁模器是波导阵列。本实用新型提供了一种可直接集成到波导芯片激光器内部、适应波长范围宽、损伤阈值高以及制作工艺简单的激光锁模器。
Description
技术领域
本实用新型属于激光技术领域，涉及一种激光锁模器。
背景技术
激光锁模器能够使激光器输出的不同模式之间保持固定的相位关系，这时的输出强度不再是随机性的变化或者近似为常数，而是由于不同模式的激光周期性的建立起干涉，导致产生脉冲激光。这样的激光器被称为锁模激光器或者锁相激光器，是产生超短脉冲激光如飞秒激光和皮秒激光最有效的方式。目前常用的锁模方式有主动锁模和被动锁模，由于被动锁模技术难度小，性能稳定，目前大部分商业化超快激光器都采用被动锁模的方式。
被动锁模不需要向激光器引入外部信号(如调制器的驱动信号等等)来产生脉冲，它们通常是使用激光腔中的光波来引起激光腔内某个元件的变化，而这个元件的变化又会引起腔内光的变化。通常使用的器件是一个饱和吸收体。这个器件会在是一种透射率与光强相关的器件。这意味着这个器件会在光线通过时依据光线的不同强度而有不同的表现。对于无源锁模来说，理想的饱和吸收体会将低强度的光吸收，而在光强足够高时让其穿过。
当将饱和吸收体放置在激光腔中的时候，低强度的激光会被衰减，然而由于未锁模的激光的强度具有随机变化，随机产生的光强会足够大从而能够透射出饱和吸收体。由于光在激光腔中振荡，这个过程不停地重复，使得高强度的激光被放大，而低强度的光被吸收。振荡很多次以后，就会产生一系列的光脉冲，而激光也被锁模。
通常饱和吸收体是液态的有机染料，如若丹名6G，也有一些是使用掺杂晶体，如Cr:YAG和半导体饱和吸收体。最近，人们发现石墨烯可以在从可见光到近红外光的范围内产生饱和吸收，而与单壁碳纳米管相比，它的不饱和损失更小、损坏阈值也更高。因此提出一种新型的锁模器件，利用波导阵列的消逝波耦合和波导阵列基地材料的非线性效应，实现类似于传统饱和吸收体的波导锁模器件。其优点在于适应波长范围非常宽；锁模器的输出透过率可以根据设计需要任意改变；损伤阈值非常高，仅受波导基质材料的激光损伤阈值限制。
实用新型内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可直接集成到波导芯片激光器内部、适应波长范围宽、损伤阈值高以及制作工艺简单的激光锁模器。
本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种激光锁模器，其特殊之处在于：所述激光锁模器是波导阵列。
上述波导阵列包括两根或两根以上的波导。
上述波导阵列包括两根波导时，所述波导阵列是由两根波导并行设置而成。
上述波导阵列包括两根以上的波导时，所述波导阵列以其中任一根波导为中心形成中心波导，其它波导环绕设置在中心波导周围。
上述波导阵列中波导的波导参数是相同的。
上述波导阵列中的波导是直线的或弯曲的。
上述波导阵列中波导的波导参数是不同的。
上述波导阵列中的波导是直线的或弯曲的。
本实用新型的优点是：
与目前广泛采用的半导体饱和吸收体相比，本实用新型的激光锁模器是波导结构，可直接与现有的光线激光器连接或者集成到波导芯片激光器内部；另外与半导体饱和吸收体锁模器相比，波导结构对激光运行波长不敏感，能够实现各种波段的激光锁模；与现有的锁模器相比，波导激光锁模器恢复时间更快，可以实现更短的锁模脉冲输出；由于该锁模器在光学玻璃甚至是石英玻璃内部制作，损失阈值与基质材料有关，可以实现极高损伤阈值的器件；该波导锁模器可以用飞秒激光光刻波导技术直接刻写，制作工艺简单，生产效率高。
附图说明
图1是本实用新型所提供的激光锁模器的原理示意图；
图2是本实用新型所提供的激光锁模器的第一实施例结构示意图；
图3是本实用新型所提供的激光锁模器的侧面结构示意图；
图4是本实用新型所提供的不同激光锁模器的侧面结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供了一种激光锁模器，该激光锁模器是波导阵列，其包括两根或两根以上的波导。如果包括两根波导时，波导阵列是由两根波导并行设置而成；如果包括两根以上的波导时，波导阵列以其中任一根波导为中心形成中心波导，其它波导环绕设置在中心波导周围。波导阵列中波导的波导参数是相同的或不同的；波导阵列中的波导是直线的或弯曲的。
其本实用新型的工作原理是：一排波导参数相同的或者不同的波导组成，波导可以是直线的，也可以是弯曲的(参见图2所示)。当波导阵列插入激光谐振腔内，波导阵列其中的一根波导和激光腔组成谐振腔。功率很低时，注入波导0内功率通过消逝波耦合到波导21和波导11，波导21内的功率再耦合到波导22和0；波导11内的功率再耦合到波导12和0，以此类推；这样波导阵列的损耗很大，激光器不能工作。消逝波耦合能力即耦合系数与波导的直径、折射率变化、波导之间的间距以及激光参数有关。通常，波导之间的间距越大，耦合常数越小；原因是波导间距越大，在第二根波导位置的消逝场就越弱，耦合就越困难。而波长越长，在第二根波导位置的消逝场就越强，所以耦合系数随着波长的增长而增大。波导直径越大，耦合系数越小，是因为波导直径越大，限制模式的能力就越强，耦合就越困难。当功率比较高时，介质的非线性折射率由于电场的影响而产生变化，材料的非线性变得重要，此时伴随着峰值功率的增加，非线性折射率就会达到波导折射率差的数量级，波导消逝差耦合能力下降，中心波导透过率增加，其效果与饱和吸收体完全相同。功率超过一定值时，注入功率的绝大部分从注入波导输出，形成孤子。
由飞秒脉冲激光光刻波导技术、离子束注入或者离子交换的方法在熔融石英、掺杂的激光玻璃、高非线性内刻写波导阵列，波导的长度取决于设计的需要，通常在1mm到100mm之间。
参见图2，所有的波导阵列的结构可以是直线型的，也可以是弯曲的。低功率的透过率可以通过波导的长度来控制。
波导阵列的结构可以是一维的，也可以是二维的，参见图3，本实用新型所提供的波导阵列侧面表示波导阵列侧面的空间分布，中间的波导表示激光谐振腔通过的波导，可以认为激光从改波导注入。注入波导将功率耦合到其他波导时，其他波导也向注入波导耦合一部分功率，因此二维波导的初始透过率大于0，与波导结构相关；通过更改波导结构和尺寸可以在0到99％之间改变。
参见图4，为了结构简单，可以设计如图所示的波导结构，其中，图4.1是波导分布为3角形、图4.2是四边形、图4.3是五边形、图4.4是六边形，七变形，八变形，甚至十变形。由于分布是对称的，更容易设计、仿真和加工。注入波导的波导参数可以与其他波导不同，这样更有利于控制初始透过率和调制深度。
本实用新型所提供的波导可以在光学玻璃内、半导体内或者光学晶体内。
Claims (8)
1.一种激光锁模器，其特征在于：所述激光锁模器是波导阵列。
2.根据权利要求1所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列包括两根或两根以上的波导。
3.根据权利要求2所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列包括两根波导时，所述波导阵列是由两根波导并行设置而成。
4.根据权利要求2所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列包括两根以上的波导时，所述波导阵列以其中任一根波导为中心形成中心波导，其它波导环绕设置在中心波导周围。
5.根据权利要求2或3或4所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列中波导的波导参数是相同的。
6.根据权利要求5所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列中的波导是直线的或弯曲的。
7.根据权利要求2或3或4所述的激光锁模器，其特征在于；所述波导阵列中波导的波导参数是不同的。
8.根据权利要求7所述的激光锁模器，其特征在于：所述波导阵列中的波导是直线的或弯曲的。
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