本發(fā)明屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，屬于一種用Er：Yb共摻雙包層光纖實現(xiàn)高功率高重頻光纖激光器。

背景技術(shù)：

激光器作為20世紀以來最偉大的發(fā)明之一，一直在快速發(fā)展和創(chuàng)新，從固體激光器發(fā)展到現(xiàn)在的光纖激光器，每一次的進步都為社會帶來了巨大的貢獻。飛秒光纖激光器作為光纖激光器的重要一員，具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、效率高、光－光轉(zhuǎn)換效率高以及高的峰值功率、窄脈寬、極小熱效應(yīng)和接近衍射極限的高質(zhì)量光束等優(yōu)點。飛秒光纖激光器在高速采樣、材料加工、超連續(xù)譜產(chǎn)生、微光學元件制作、非線性光學、表征超快動力學過程、多光子顯微鏡、太赫茲光譜、醫(yī)學成像和精密測量方面具有重要廣泛的應(yīng)用。飛秒激光技術(shù)的應(yīng)用開拓與創(chuàng)新發(fā)展，是當前國際上激光技術(shù)乃至現(xiàn)代科學技術(shù)中一個非常重要的前沿領(lǐng)域。

21世紀以來,飛秒激光頻率梳是在激光技術(shù)領(lǐng)域和計量科學領(lǐng)域中具有里程碑式的科技進展。飛秒激光頻率梳巧妙地實現(xiàn)了微波與光頻的連接，解決了很久以來一直困擾計量科學家的光學頻率絕對測量瓶頸。目前，大量的文獻已經(jīng)對飛秒鎖模光纖激光器進行了報道。幾種類型的飛秒鎖模激光器已經(jīng)證明具有大于1GHz重復(fù)頻率，然而，完全穩(wěn)定的頻率梳僅在基于鈦寶石激光器，摻Y(jié)b光纖激光器以及摻Er光纖激光器實現(xiàn)。為了匹配高分辨率天文光譜儀的分辨本領(lǐng)，必須將常規(guī)光學頻率梳的重復(fù)頻率提高，因此就需要超高重復(fù)頻率的飛秒脈沖激光器作為種子源。所以對于高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器的研究是許多應(yīng)用急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠而且成本低廉的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，以產(chǎn)生高功率高重頻飛秒激光輸出。為實現(xiàn)飛秒光纖激光在天文光譜定標領(lǐng)域的應(yīng)用提供一種可行性方案。

為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

一種高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，包括泵浦源以及泵浦保護器，其特征在于，還包括由光纖合束器、第一光纖準直器和第二光纖準直器、第一1/4波片和第二1/4波片、第一1/2波片和第二1/2波片、第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡、光隔離器和Er：Yb共摻雙包層增益光纖用單模光纖、雙包層匹配光纖和空間光路構(gòu)成的激光環(huán)形腔；

所述的泵浦源與泵浦保護器相連接，泵浦保護器的輸出端與光纖合束器的端口連接，光纖合束器輸出端口依次經(jīng)Er：Yb共摻雙包層增益光纖、包層功率剝除器、與第一光纖準直器連接，第一光纖準直器輸出光經(jīng)第一1/4波片、第一1/2波片、第一偏振分光棱鏡、第二1/2波片、第二偏振分光棱鏡、偏振相關(guān)光隔離器和第二1/4波片耦合進入第二光纖準直器，然后與光纖合束器的信號端連接；其穩(wěn)定的飛秒激光脈沖通過第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡兩個端口輸出。

根據(jù)本發(fā)明，所述的泵浦源為多模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于975nm附近，其泵浦源采用波長鎖定裝置。

所述的光纖合束器的工作波長是980/1550nm，光纖合束器的尾纖類型為Er：Yb共摻雙包層增益光纖的匹配光纖。

所述的第一光纖準直器和第二光纖準直器工作距離為200mm～500mm，第一光纖準直器和第二光纖準直器的尾纖類型為單模負色散光纖。

所述第一1/4波片、第一1/2波片和第二1/4波片、第二1/2波片工作波長均為1550nm。

所述偏振分光棱鏡分束比大于1000：1，工作波長為1550nm。

所述光隔離器采用中心波長為1550nm的偏振相關(guān)的隔離器。

本發(fā)明的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，簡單可靠、維護方便、可實現(xiàn)自啟動鎖模、輸出脈沖功率高、成本低、易于操作，使得飛秒鎖模光纖激光器成為一種常規(guī)的超快激光器，在光學頻率梳、光通信、光譜分析、精密測量等方面有更重要的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，帶來的有益技術(shù)效果是：

1、采用Er：Yb共摻雙包層光纖作為增益介質(zhì)，可以實現(xiàn)高功率激光輸出。

2、通過波片能同時實現(xiàn)有效的偏振及能量控制，實現(xiàn)有效的非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模，實現(xiàn)高重復(fù)頻率飛秒脈沖輸出。

3、相應(yīng)時間為飛秒量級且與波長無關(guān)，因此使用高功率高重頻脈沖鎖模光纖激光在不同波長范圍均可適用。

4、具有很好的實用性和可操作性，其結(jié)構(gòu)緊湊小巧、適于重復(fù)生產(chǎn)和組裝，適于批量化生產(chǎn)、成本較低、激光單向輸出、高輸出功率，高穩(wěn)定性以及高光束質(zhì)量等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景和商業(yè)價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的采用自相關(guān)儀測得的脈沖寬度信號示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的采用光譜儀測得的輸出光譜信號示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的采用光譜儀測得的輸出光譜信號局部放大示意圖；

其中的標記分別表示：1、泵浦源，2、泵浦保護器，3、光纖合束器，4、Er：Yb共摻雙包層增益光纖，5、包層功率剝出器，6、第一光纖準直器，7、第一1/4波片，9、第一1/2波片，9、第一偏振分光棱鏡，10、第二1/2波片，11、第二偏振分光棱鏡，12、光隔離器，13、第二1/4波片，14、第二光纖準直器。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

具體實施方式

本實施例給出一種高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其光路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括泵浦源1以及泵浦保護器2，還包括由光纖合束器3、Er：Yb共摻雙包層增益光纖4、包層功率剝除器5、第一光纖準直器6和第二光纖準直器14、第一1/4波片7和第二1/4波片13、第一1/2波片8、第二1/2波片10、第一偏振分光棱鏡9、第二偏振分光棱鏡11、偏振相關(guān)光隔離器12和用單模光纖和空間光路構(gòu)成的激光環(huán)形腔；

其中，泵浦源1通過光纖與泵浦保護器2相連接，泵浦保護器2的輸出端與光纖合束器3的端口連接，光纖合束器3輸出端口依次經(jīng)Er：Yb共摻雙包層增益光纖4、包層功率剝除器5與第一光纖準直器6連接，第一光纖準直器6輸出光經(jīng)第一1/4波片7、第一1/2波片8、第一偏振分光棱鏡9、第二1/2波片10、第二偏振分光棱鏡11、偏振相關(guān)光隔離器12和第二1/4波片13耦合進入第二光纖準直器14，然后與光纖合束器3的信號端連接；其穩(wěn)定的飛秒激光脈沖通過第一偏振分光棱鏡9、第二偏振分光棱鏡11兩個端口輸出。

本實施例中的泵浦源1，為多模光纖耦合輸出的半導體激光器，輸出中心波長為975nm的泵浦激光，典型輸出功率為10W，中心波長采用自鎖定裝置；泵浦源1的尾纖2a類型為105/125多模光纖。

泵浦保護器2，為保護泵浦源1設(shè)置，防止產(chǎn)生的信號光返回到泵浦源1，泵浦保護器2的尾纖3a類型為105/125多模光纖。

光纖合束器3，為將泵浦光耦合進入激光腔內(nèi)，光纖合束器3的信號輸出端尾纖3b和3c的類型為雙包層增益光纖匹配光纖。該尾纖的吸收峰在976nm，吸收系數(shù)為3dB/m，芯數(shù)值孔徑為0.18，芯徑約為6um，提供負色散。

第一光纖準直器6和第二準直器14，為將空間光與光纖光相互轉(zhuǎn)換，尾纖14a類型為單模負色散光纖。

第一1/4波片7、第一1/2波片8、第二1/2波片10和第二1/4波片13，用于改變激光偏振實現(xiàn)非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模，波片鍍有對激光在1500nm～1600nm高透膜。

第一偏振分光棱鏡9和第二偏振分光棱鏡11，消光比大于1000：1，鍍有對激光在1550nm高透膜。

空間光隔離器12，工作波長為1550nm，隔離度大于30dB。

本實施例的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，采用多模泵浦源和Er：Yb共摻雙包層光纖可以實現(xiàn)高功率輸出；同時合理優(yōu)化波片位置和腔長，保證了高重頻寬帶超短脈沖輸出。這樣就實現(xiàn)了一種高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器。

本實施例的高功率高重頻鎖模脈沖光纖激光器，可以獲得輸出功率大于700mW的鎖模激光輸出，采用自相關(guān)儀測量鎖模脈沖，假設(shè)脈沖形狀為雙曲正割時，如圖2所示，脈沖寬度為156fs，其在光譜儀上所測得的光譜如圖3所示，對應(yīng)局部放大光譜如果圖4所示，峰值間隔為120GHz。

最后需要說明的是，盡管上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所進行的簡單修改或者等同替換，均應(yīng)屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護范圍。