CN209448205U - 短腔高重频的锁模全光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种短腔高重频的锁模全光纤激光器，包括依次连接的可饱和吸收体SESAM、第一光纤准直器、掺杂增益光纤、反射式波分复用器、啁啾光纤布拉格光栅和输出光隔离器；所述啁啾光纤布拉格光栅和所述可饱和吸收体SESAM组成谐振腔，用于获得高重复频率的光信号；所述掺杂增益光纤的两端直接连接至所述第一光纤准直器和所述反射式波分复用器的公共端，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器的信号端。本实用新型安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

Description

短腔高重频的锁模全光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种短腔高重频的锁模全光纤激光器。

背景技术

锁模皮秒光纤激光器具有输出光束质量好、功率稳定性高、结构紧凑成本低、可对材料“冷”烧灼、无需维护、散热性能好等优点，在光纤传感、精细加工、激光制导、医疗等领域有着积极重要的应用，近年来获到越来越多的关注。

在光学频率梳以及超高速光学采样等应用中，特别是在光学频率梳中，较高的重复频率不仅可以增大梳齿间隔满足频率测量的需要，还可以解决天文观测中高精度视向速度定标问题。另外，高重复频率的锁模脉冲全光纤激光器在精确距离测量、精密激光雷达等科研、国防领域应用广泛，是目前光纤激光器研究领域的热点问题。激光器实现高重复频率的方法主要有主动锁模、谐波锁模和短腔锁模等方法，其中，主动锁模方法需要增加声光、电光等有源调制器件，系统复杂而且脉冲宽度受限于电学带宽；谐波锁模需要比较高的泵浦功率才能达到高次谐波的目的，由于不是基频工作状态，均匀性和稳定性都受到限制；短腔锁模的方法避免了这些问题，而且由于谐振腔较短，色散与非线性的作用较小，输出脉冲稳定。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种具有短谐振腔、输出脉冲稳定的短腔高重频的锁模全光纤激光器。

一种短腔高重频的锁模全光纤激光器，包括依次连接的可饱和吸收体SESAM、第一光纤准直器、掺杂增益光纤、反射式波分复用器、啁啾光纤布拉格光栅和输出光隔离器；所述啁啾光纤布拉格光栅和所述可饱和吸收体SESAM组成谐振腔，用于获得高重复频率的光信号；所述反射式波分复用器的公共端通过所述掺杂增益光纤与所述第一光纤准直器连接，所述反射式波分复用器的信号端连接至所述啁啾光纤布拉格光栅；所述掺杂增益光纤的两端直接连接至所述第一光纤准直器和所述反射式波分复用器的公共端，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器的信号端。

进一步地，还包括锁模部件，所述锁模部件采用可饱和吸收体SESAM，所述可饱和吸收体 SESAM和所述光纤准直器采用模块化封装，所述可饱和吸收体SESAM具有散热基底。

进一步地，所述反射式波分复用器包括依次连接的第二光纤准直器、光学滤波片、偏振片和第三光纤准直器，所述光学滤波片用于透射信号光，所述偏振片用于起偏信号光。

进一步地，所述掺杂增益光纤的两端分别接入所述第一光纤准直器和所述第三光纤准直器的扩束头，使所述掺杂增益光纤代替所述反射式波分复用器的公共端尾纤和所述第一光纤准直器的尾纤。

进一步地，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤接入所述第三光纤准直器的扩束头，使所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤代替所述反射式波分复用器的信号端尾纤。

进一步地，所述掺杂增益光纤采用掺镱光纤。

进一步地，还包括输出光隔离器，所述光隔离器连接至所述啁啾光纤布拉格光栅的输出端，所述输出光隔离器用于防止光纤端面的反射光进入所述谐振腔。

进一步地，还包括泵浦激光器和恒温恒流驱动电路，所述泵浦激光器由所述恒温恒流驱动电路驱动。

进一步地，所述泵浦激光器的输入端连接至所述恒温恒流驱动电路，所述恒温恒流驱动电路用于控制所述泵浦激光器的输出泵浦功率。

进一步地，所述泵浦激光器的输出端连接至所述反射式波分复用器的反射端，用于为所述谐振腔提供泵浦源。

上述短腔高重频的锁模全光纤激光器中，采用较短的所述掺杂增益光纤直接连接所述第一光纤准直器和所述反射式波分复用器的公共端，省去了所述第一光纤准直器和所述反射式波分复用器公共端的尾纤，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器的信号端，省去了所述反射式波分复用器信号端的尾纤，有效地缩短了所述谐振腔的腔长，对信号光的色散和非线性作用减小，实现了高重复频率的锁模脉冲的输出。该方法的安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

附图说明

图1是本实用新型实施例短腔高重频的锁模全光纤激光器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，示出一种短腔高重频的锁模全光纤激光器100，包括依次连接的可饱和吸收体SESAM 1、第一光纤准直器2、掺杂增益光纤12、反射式波分复用器11、啁啾光纤布拉格光栅7和输出光隔离器8，以及由恒温恒流驱动电路9驱动的泵浦激光器10；所述啁啾光纤布拉格光栅7和所述可饱和吸收体SESAM 1组成谐振腔，用于获得高重复频率的光信号；所述反射式波分复用器11的公共端通过所述掺杂增益光纤12与所述第一光纤准直器2连接，所述反射式波分复用器11的反射端连接所述泵浦激光器10，所述反射式波分复用器11的信号端连接至所述啁啾光纤布拉格光栅7；所述掺杂增益光纤12的两端直接连接至所述第一光纤准直器2和所述反射式波分复用器11的公共端，所述啁啾光纤布拉格光栅7的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器11的信号端。

进一步地，所述可饱和吸收体SESAM 1和所述光纤准直器采用模块化封装，所述可饱和吸收体SESAM 1具有散热基底。

具体地，所述可饱和吸收体SESAM 1用作锁模部件，是利用其非线性饱和吸收特性，可以被动锁模短腔光纤激光器，以获得高重复频率脉冲激光输出。优选地，采用铜材料或铝等散热材料作为其基座为所述可饱和吸收体SESAM 1散热。

具体地，所述第一光纤准直器2进行了光纤化封装，所述第一光纤准直器2与所述可饱和吸收体SESAM 1锁模部件模块化封装，有效减少了系统空间尺寸。

进一步地，所述反射式波分复用器11包括依次连接的第二光纤准直器3、光学滤波片4、偏振片5和第三光纤准直器6，所述光学滤波片4用于透射信号光，所述偏振片5用于起偏信号光。所述掺杂增益光纤12的两端分别接入所述第一光纤准直器2和所述第三光纤准直器6 的扩束头，使所述掺杂增益光纤12代替所述反射式波分复用器11的公共端尾纤和所述第一光纤准直器2的尾纤。所述啁啾光纤布拉格光栅7的尾纤接入所述第三光纤准直器6的扩束头，使所述啁啾光纤布拉格光栅7的尾纤代替所述反射式波分复用器11的信号端尾纤。

优选地，所述掺杂增益光纤12采用掺镱光纤。所述掺杂增益光纤12也可以采用其他掺杂光纤，选择较高掺杂浓度的增益光纤可获得高输出功率，也可减小增益光纤长度而降低腔长，但增益光纤长度需与腔内色散、非线性、衰减相匹配，获得优化的皮秒脉冲输出。

具体地，为实现短腔锁模的高重复频率全光纤激光器，将所述反射式波分复用器11一端的尾纤与所述第一光纤准直器2的尾纤用所述掺杂增益光纤12替代，通过一根所述掺杂增益光纤12将两者连接，所述啁啾光纤布拉格光栅7与所述反射式波分复用器11另一端共用一根尾纤连接，有效地减小了激光器谐振腔的长度，获得了高重复频率的光信号输出。

进一步地，所述啁啾光纤布拉格光栅7的输出端连接至所述输出光隔离器8，所述输出光隔离器8用于防止光纤端面的反射光进入所述谐振腔。

具体地，所述啁啾光纤布拉格光栅7的输出透射百分比与所述掺杂增益光纤12的长短配合，可以实现锁模脉冲输出。通过调节所述啁啾光纤布拉格光栅7的输出透射百分比，可以适当调节锁模脉冲输出功率的大小。

具体地，所述啁啾光纤布拉格光栅7的啁啾量可以对光纤激光器谐振腔内的色散量进行补偿，适当的啁啾量可有效补偿谐振腔内色散获得较窄的脉冲宽度，使其与光谱的时间带宽积接近变换极限值。所述啁啾光纤布拉格光栅7具有一定带宽的滤波作用，能有效控制输出激光的中心波长，以及锁模激光的光谱带宽，降低该皮秒光纤激光器的噪声。

具体地，所述输出光隔离器8主要是用来防止端面反射光进入谐振腔内，保证短腔激光器输出的高重复频率锁模脉冲信号光的稳定性。

进一步地，所述泵浦激光器10的输入端连接至所述恒温恒流驱动电路9，所述恒温恒流驱动电路9用于控制所述泵浦激光器10的输出泵浦功率。所述泵浦激光器10的输出端连接至所述反射式波分复用器11的反射端，用于为所述谐振腔提供泵浦源。

优选地，所述泵浦激光器10采用蝶形泵浦激光器10。

具体地，所述反射式波分复用器11的反射端连接所述恒温恒流驱动电路9驱动的所述蝶形泵浦激光器10，所述反射式波分复用器11的公共端与所述第一光纤准直器2通过所述掺杂增益光纤12相连接，所述第一光纤准直器2与所述可饱和吸收体SESAM 1合成封装，以保证系统的稳定性，所述反射式波分复用器11的信号端连接所述啁啾光纤布拉格光栅7，所述啁啾光纤布拉格光栅7的另一端与所述输出光隔离器8连接输出信号光。

具体地，上述各个元器件均采用保偏元器件，确保系统运行的稳定性，实现短腔情形下的低阈值锁模皮秒脉冲激光输出，并具备自启动性能。

具体地，短谐振腔是由短尾纤的所述啁啾光纤布拉格光栅7和所述可饱和吸收体SESAM1 组成，一段短掺杂增益光纤12在吸收泵浦光后产生自发辐射，经历谐振腔的周期性放大、可饱和吸收体SESAM 1的非线性饱和吸收以及所述啁啾光纤布拉格光栅7的色散补偿，获得高重复频率的锁模脉冲激光输出。

上述锁模全光纤激光器中，各元器件的连接通过光纤的装配工艺完成，整个系统无熔接点，降低了系统的损耗，使本系统可在低阈值条件下实现自启动锁模；系统中的元器件皆为光纤封装，有效的提高系统稳定性和结构的紧凑性。

本实用新型实施例具有以下优点：一、通过一段短增益光纤替代波分复用器一端的尾纤与准直器一端的尾纤并将两者连接起来，波分复用器另一端与啁啾光纤布拉格光栅7采用一段短尾纤连接，有效减小激光器谐振腔腔长。二、基于短谐振腔腔长，获得高重复频率的锁模脉冲输出且具有较好的稳定性。三、元器件全光纤化，整个系统紧凑，降低了插入损耗，增加了系统的可靠性。四、通过啁啾光纤布拉格光栅7有效的补偿腔内色散，获得皮秒级的脉冲激光输出。

上述短腔高重频的锁模全光纤激光器100中，采用较短的所述掺杂增益光纤12直接连接所述第一光纤准直器2和所述反射式波分复用器11的公共端，省去了所述第一光纤准直器 2和所述反射式波分复用器11公共端的尾纤，所述啁啾光纤布拉格光栅7的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器11的信号端，省去了所述反射式波分复用器11信号端的尾纤，有效地缩短了所述谐振腔的腔长，对信号光的色散和非线性作用减小，实现了高重复频率的锁模脉冲的输出。该方法的安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，包括依次连接的可饱和吸收体SESAM、第一光纤准直器、掺杂增益光纤、反射式波分复用器、啁啾光纤布拉格光栅和输出光隔离器；所述啁啾光纤布拉格光栅和所述可饱和吸收体SESAM组成谐振腔，用于获得高重复频率的光信号；所述反射式波分复用器的公共端通过所述掺杂增益光纤与所述第一光纤准直器连接，所述反射式波分复用器的信号端连接至所述啁啾光纤布拉格光栅；所述掺杂增益光纤的两端直接连接至所述第一光纤准直器和所述反射式波分复用器的公共端，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤直接连接至所述反射式波分复用器的信号端。

2.如权利要求1所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，还包括锁模部件，所述锁模部件采用可饱和吸收体SESAM，所述可饱和吸收体SESAM和所述光纤准直器采用模块化封装，所述可饱和吸收体SESAM具有散热基底。

3.如权利要求1所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述反射式波分复用器包括依次连接的第二光纤准直器、光学滤波片、偏振片和第三光纤准直器，所述光学滤波片用于透射信号光，所述偏振片用于起偏信号光。

4.如权利要求3所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述掺杂增益光纤的两端分别接入所述第一光纤准直器和所述第三光纤准直器的扩束头，使所述掺杂增益光纤代替所述反射式波分复用器的公共端尾纤和所述第一光纤准直器的尾纤。

5.如权利要求3所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤接入所述第三光纤准直器的扩束头，使所述啁啾光纤布拉格光栅的尾纤代替所述反射式波分复用器的信号端尾纤。

6.如权利要求1所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述掺杂增益光纤采用掺镱光纤。

7.如权利要求1所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，还包括输出光隔离器，所述光隔离器连接至所述啁啾光纤布拉格光栅的输出端，所述输出光隔离器用于防止光纤端面的反射光进入所述谐振腔。

8.如权利要求1所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，还包括泵浦激光器和恒温恒流驱动电路，所述泵浦激光器由所述恒温恒流驱动电路驱动。

9.如权利要求8所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述泵浦激光器的输入端连接至所述恒温恒流驱动电路，所述恒温恒流驱动电路用于控制所述泵浦激光器的输出泵浦功率。

10.如权利要求8所述的短腔高重频的锁模全光纤激光器，其特征在于，所述泵浦激光器的输出端连接至所述反射式波分复用器的反射端，用于为所述谐振腔提供泵浦源。