CN218648325U - 一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其包括泵浦光源、波分复用器、光纤反射镜或啁啾光纤光栅、耦合器、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤；泵浦光源连接在波分复用器的泵浦输入端；波分复用器与光纤反射镜或啁啾光纤光栅共同接入耦合器，耦合器的信号连接输出端、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤连接，延时光纤与波分复用器连接；非互易性相移器包括两个波片以及插在两个波片之间的法拉第转子，两个波片、法拉第转子设置在第一光纤准直和第二光纤准直器之间的空间偏振旋转结构上。本实用新型能自启动锁模，稳定性高，输出强度稳定，且损伤阈值高，使用寿命长。
Description
技术领域
本实用新型属于激光器领域，具体涉及一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器。
背景技术
超短激光可输出具有高峰值功率、高重复频率和超宽光谱的脉冲光，因此能够完美的应用于光通信、生物医学和精密加工等领域。而相比于固体激光器，全光纤结构的超短激光器具有成本低、质量小、结构紧凑等优点。保偏光纤具有强折射率，可以保证光脉冲在光纤传输时其偏振态不会发生改变，使激光器具有更强的抗环境干扰能力。
通常超短激光器需要被动锁模技术的支持。被动锁模技术依靠真实可饱和吸收体和等效可饱和吸收体，在光纤谐振腔内对脉冲光表现出与经过的光强度的透过率从而实现锁模。而真实可饱和吸收体基本都有使用寿命，并且随着使用时间的增加其化学性能逐渐降低，最后失去锁模启动能力。目前采用等效可饱和吸收体的超快激光器存在以下问题：因采用的是被动锁模型，因此其稳定性差，输出的强度不稳定；其损伤阈值不是很高、使用寿命不是很长，无法满足工业级激光器的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以自启动锁模，稳定性高，输出强度稳定，且损伤阈值高，使用寿命长的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其包括泵浦光源、波分复用器、光纤反射镜或啁啾光纤光栅、耦合器、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤；
泵浦光源连接在波分复用器的泵浦输入端；波分复用器与光纤反射镜或啁啾光纤光栅共同接入耦合器，耦合器的信号连接输出端、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤连接，延时光纤与波分复用器连接；耦合器的激光输出端输出激光；耦合器、非互易性相移器、光纤反射镜或啁啾光纤光栅和延时光纤构成导出脉冲的环形腔；增益光纤、波分复用器与泵浦光源，对激光脉冲在环形腔中多次传输造成的损耗进行补偿；
所述非互易性相移器包括两个波片以及插在两个波片之间的法拉第转子，两个波片、法拉第转子设置在第一光纤准直和第二光纤准直器之间的空间偏振旋转结构上。
更进一步的方案是，所述耦合器为2x2光纤耦合器。
更进一步的方案是，所述耦合器具有非对称光纤耦合器分光比，即耦合器为60:40、70:30或75:25或其它任何非对称分光比的非对称光纤耦合器。脉冲光经环路从两个方向传输后在耦合器处干涉，从而使腔内环路光更容易产生巨脉冲。
更进一步的方案是，所述波片为λ/n波片，其中n＝2或n＝4或n＝8，即半波片、四分之一波片或八分之一波片，以改变所穿过的光的偏振和相位。
更进一步的方案是，所述延时光纤包括单模光纤或色散补偿光纤，基于其对脉冲光信号的色散作用，来增加脉冲光信号在环形腔腔内的传输时间，从而展宽压缩脉冲并实现腔内锁模自启动的状态。
更进一步的方案是，所述增益光纤为掺镱、掺铒或掺铥等稀土掺杂特种光纤，能对光信号进行放大。
更进一步的方案是，光纤反射镜或啁啾光纤光栅、耦合器组成线性腔部，该线性腔部的长度可调。
更进一步的方案是，所述线性腔部通过拉伸光纤来改变光纤部的长度，调整或改变腔长度可以改变激光谐振器内激光脉冲的往返时间，并由此改变激光器的重复频率。
更进一步的方案是，所述延时光纤的色散系数为正数，使整个腔内色散数趋于零。或，所述延时光纤的色散系数为负数，加大其中环路一边的相移量，使整个结构更容易反射出锁模光。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型采用非线性放大环形镜结构(由耦合器、非互易性相移器、延时光纤(正)、光纤反射镜或啁啾光纤光栅组成)的等效可饱和吸收体实现锁模,使锁模具有更长的使用寿命和更高的损伤阈值，采用全光纤结构实现基频光输出，结构更为紧凑、功耗更低；
采用全光纤结构的色散补偿方式对激光器的脉冲进行色散补偿，即压缩了脉冲宽度，又实现了低阈值锁模启动，可以自启动锁模，稳定性高，输出强度稳定；
全光纤结构搭建使用啁啾光纤光栅进行色散补偿，实现了腔内脉冲的展宽与压缩，锁模阈值可以低至103mW，远远降低了结构损伤；
本实用新型不存在空间结构光学元件，在装备搭建上结构更加紧凑，作为可实用的飞秒种子源具有非常大的优势；
啁啾光纤光栅用作针对激光谐振器内激光脉冲的色散补偿和/或脉冲压缩的波长选择性反射器，可使得产生的锁模光在光栅处压缩后作为信号光进入腔内再放大后输出；
波分复用器将光信号和泵浦光合成一束后送入增益光纤中进行放大；
选用非互易性相移器放置在环路中，从而改变光在腔内传输时所积累的非线性相移量，光从第一光纤准直器到第二光纤准直器后，光的偏振态发生改变，从而改变在耦合器处的反射率，从而提高整个装置的稳定性，输出强度的稳定形；
将光纤反射镜放在耦合器输出一端，可使产生的锁模光作为信号光进入腔内放大后输出。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的结构示意图；
图3是非互易性相移器的结构示意图；
图中：1、耦合器，2、非互易性相移器，3、波分复用器，4、泵浦光源，5、增益光纤，6、延时光纤(正)，7、光纤反射镜，8、啁啾光纤光栅，9、延时光纤(负)，10、第一四分之一波片，11、第二四分之一波片，12、法拉第转子，13、第一光纤准直器，14、第二光纤准直器，15、空间偏振旋转结构。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
参见图1和图3，一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其包括泵浦光源5、波分复用器3、光纤反射镜7、耦合器1、非互易性相移器2、增益光纤5、延时光纤(正)6。泵浦光源5连接在波分复用器3的泵浦输入端；波分复用器3与光纤反射镜7共同接入耦合器1，耦合器1的信号连接输出端、非互易性相移器2、增益光纤5、延时光纤(正)6连接，延时光纤(正)与波分复用器3连接；耦合器1的激光输出端输出激光。耦合器1、非互易性相移器2、光纤反射镜7和延时光纤(正)6构成导出脉冲的环形腔。增益光纤5、波分复用器3与泵浦光源4对激光脉冲在环形腔中多次传输造成的损耗进行补偿。非互易性相移器2包括第一四分之一波片10、第二四分之一波片11，以及插在第一四分之一波片10、第二四分之一波片11之间的法拉第转子12；第一四分之一波片10、第二四分之一波片11、法拉第转子12位于第一光纤准直器13的端口和第二光纤准直器14的端口之间的空间偏振旋转结构15(自由空间部)上。
本实施例中，耦合器1为2x2光纤耦合器，具有非对称光纤耦合器分光比(即耦合器为60:40、70:30或75:25或其它任何非对称分光比)；脉冲光经环路从两个方向传输后在耦合器1处干涉，从而使腔内环路光更容易产生巨脉冲。波片可以为λ/n波片，其中，n＝2或n＝4或n＝8，即半波片、四分之一波片或八分之一波片，以改变所穿过的光的偏振和相位。延时光纤(正)6包括单模光纤或色散补偿光纤，其色散系数为正数，使整个腔内色散数趋于零；延时光纤基于其对脉冲光信号的色散作用，来增加脉冲光信号在环形腔腔内的传输时间，从而展宽压缩脉冲并实现腔内锁模自启动的状态。增益光纤5为掺镱、掺铒或掺铥等稀土掺杂特种光纤，能对光信号进行放大。光纤反射镜7、耦合器组成线性腔部，该线性腔部的长度可调，具体是通过拉伸光纤来改变光纤部的长度，调整或改变腔长度可以改变激光谐振器内激光脉冲的往返时间，并由此改变激光器的重复频率。
本实施例中，泵浦光源4为中心波长为976nm单模泵浦半导体激光器。选用976nm/1550nm的波分复用器(WDM)，976nm单模泵浦半导体激光器输出的激光从波分复用器3的3-1端口输入，然后从3-2端口输出。增益光纤5为一段0.7米长的单模保偏掺铒光纤，信号光和976nm泵浦光经过该段掺铒光纤，使信号光得到放大。延时光纤(正)6为1.5米长的延时光纤。光纤反射镜7放在耦合器1的输出端，使得产生的锁模光作为信号光进入腔内放大后输出。
实施例2
参见图2，与实施例1所不同的是，用啁啾光纤光栅8替代实施例1中的光纤反射镜7，用延时光纤(负)9替代实施例1中的延时光纤(正)6。延时光纤(负)9的色散系数为负数，加大其中环路一边的相移量，使整个结构更容易反射出锁模光。
选用啁啾光纤光栅8在耦合器1输出一端，使得产生的锁模光在光栅处压缩后作为信号光进入腔内再放大后输出。
本实用新型可以用于但不限于生成频率梳、太赫兹、材料处理、光子聚合或光谱泵浦探测器。针对这类应用，可以进一步借助诸如二次谐波生成(SHG)或拉曼漂移等的非线性处理来进行频率转换。这种频率转换可以但不限于应用Ti:Sa放大器、多光子显微镜或医用光谱学。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：包括泵浦光源、波分复用器、光纤反射镜或啁啾光纤光栅、耦合器、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤；
泵浦光源连接在波分复用器的泵浦输入端；波分复用器与光纤反射镜或啁啾光纤光栅共同接入耦合器，耦合器的信号连接输出端、非互易性相移器、增益光纤、延时光纤连接，延时光纤与波分复用器连接；耦合器的激光输出端输出激光；耦合器、非互易性相移器、光纤反射镜或啁啾光纤光栅和延时光纤构成导出脉冲的环形腔；增益光纤、波分复用器与泵浦光源对激光脉冲在环形腔中多次传输造成的损耗进行补偿；
所述非互易性相移器包括两个波片以及插在两个波片之间的法拉第转子，两个波片、法拉第转子设置在第一光纤准直和第二光纤准直器之间的空间偏振旋转结构上。
2.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述耦合器为2x2光纤耦合器。
3.根据权利要求2所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述耦合器具有非对称光纤耦合器分光比，即耦合器为60:40、70:30或75:25的非对称光纤耦合器。
4.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述波片为λ/n波片，其中n＝2或n＝4或n＝8，即半波片、四分之一波片或八分之一波片。
5.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述延时光纤包括单模光纤或色散补偿光纤。
6.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述增益光纤为掺镱、掺铒或掺铥稀土掺杂特种光纤。
7.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：光纤反射镜或啁啾光纤光栅、耦合器组成线性腔部，且该线性腔部的长度可调。
8.根据权利要求7所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述线性腔部通过拉伸光纤来改变光纤部的长度。
9.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述延时光纤的色散系数为正数，使整个腔内色散数趋于零。
10.根据权利要求1所述的具有产生超短脉冲的全光纤环形镜激光器，其特征在于：所述延时光纤的色散系数为负数，加大其中环路一边的相移量，使整个结构更容易反射出锁模光。
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|---|---|---|---|---|
| CN117555081A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 北京盛镭科技有限公司 | 一种多光子显微镜及多光子显微成像系统 |
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| CN117555081B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-03-12 | 北京盛镭科技有限公司 | 一种多光子显微镜及多光子显微成像系统 |
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