[发明专利]双波长高功率自相似飞秒脉冲掺镱微结构光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于非线性光纤光学领域，具体是一种双波长高功率自相似飞秒脉冲掺镱微结构光纤激光器。

背景技术

高功率激光器在世界各国工业发展中得到广泛应用，尤其是工业发达国家，高功率激光加工技术已被人们誉为“未来制造业的共同加工手段”，是提高生产效率和产品质量、降低成本、增加效益，提高国际竞争力的重要手段，代表着当前材料加工业的发展方向。而性能优良的多波长光源在光通信、激光测距、光谱分析和分布光纤传感等领域中也有极大的应用价值。

自相似脉冲很好地解决了传输中脉冲的强度限制问题，它在高功率传播时，脉冲形状不改变，具有抵御光波分裂的能力，具有严格的线性啁啾特性，易于获得高功率的超短压缩脉冲。

目前对于自相似脉冲光纤激光器的研究主要是基于普通增益光纤。受到色散管理孤子设计原理的启发，2004-2005年，F.O.Ilday，等人运用4种光器件构成一个自相似脉冲激光器：一段具有正GVD的单模光纤(SMF)，作为自相似脉冲演化的主体；尽量短的一小段增益光纤(GAIN)，作为激光器的增益介质，其GVD和非线性可以忽略；一段饱和吸收体(SA)，为激光器提供锁模，并且作为输出耦合器；一个具有负的GVD但非线性可以忽略的色散延迟线(DDL)，以便对形成的自相似脉冲进行有效的压缩(F.O.Ilday，J.R.Buckley，W.G.Clarkand F.W.Wise，Self-similar Evolution of Parabolic Pulse in a Laser，Phys.Rev.Lett.2004，92(21)：213902(1-4)；C.K.Nielsen，B.Ortac，T.Schreiber，and J.Limpert，Self-starting Self-similar All-polarization Maintaining Yb-doped Fiber Laser，Opt.Lett.2005，13(23)：9346-9351)，并进行了相关理论分析与实验研究，但是基于他们的设计原理和实验方法所产生的脉冲并不是严格意义上的自相似脉冲，而是色散管理孤子脉冲。近期冯杰等人设计了严格意义上产生自相似脉冲的光纤激光器，(冯杰；徐文成；陈伟成；刘颂豪，自相似飞秒脉冲光纤激光器：CN100429846C；冯杰；徐文成；陈伟成；刘颂豪，自相似飞秒脉冲掺铒光纤激光器：CN100429847C)。但是他们对自相似脉冲光纤激光器的研究中，都没有考虑高阶效应对自相似脉冲的影响，而实际上高阶效应会导致自相似脉冲的畸变及加剧激光器中脉冲的不稳定性(Liu Wei-Ci，Xu Wen-Cheng，Feng Ji，Chen Wei-Cheng，Li Shu-Xian，Liu Song-Hao，Higher-order Effects on Self-Similar parabolic Pulse inMicrostructured Fiber Amplifier，Chinese Physics，2008，17(3)1025-1028；Weici Liu，Wencheng Xu，Jie Feng，Weicheng Chen，Shuxian Li，Songhao Liu，Higher-order Effectson Self-Similar parabolic Pulse Evolution in Microstructured Fiber Amplifier，Proc.SPIE Vol.2007，6783，678301；Yury Logvin and Hanan Anis，Similariton pulseinstability in mode-locked Yb-doped fiber laser in the vicinity of zero cavityDispersion.OPTICS EXPRESS 2007，15(21)：13607-13612.)。

C.Finot等人在2005年利用用全光器件进行了产生自相似脉冲系列的数值模拟和实验研究(C.Finot，S.Pitois，and G.Millot，Regenerative 40Gbit/s wavelength converterbased on similariton generation，Optics Letters，2005，30，(14)：1776-1778)，但主要是基于放大器产生来产生自相似脉冲系列，而且结构过于复杂。