[发明专利]一种被动锁模脉冲激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光被动锁模技术领域，具体涉及同时输出两个或两个以上不同波长的光脉冲的被动锁模脉冲激光器。

背景技术

多波长脉冲激光器可以同时输出两个波长的光脉冲，因此可以用于光纤传感、波分复用系统、光器件测量和光信号处理等。到目前为止，国际上所报道的多波长锁模激光器无论是主动锁模还是被动锁模，均是通过在光谐振腔内加入具有多个透过峰的滤波功能器件来实现多脉冲输出的。

南洋理工大学的姚建平等人通过在光谐振腔内加入采样光纤布拉格光栅的方法实现了主动锁模的多波长光纤激光器。

清华大学的娄采云等利用分布式色散光纤腔中的非线性双折射效应，产生梳状滤波器的方法，在四个等间距的波长处同时实现了主动锁模。

香港中文大学的许正德等人采用两个光纤布拉格光栅级联的方法实现双波长的主动锁模激光器。

台湾国立交通大学的潘犀灵等人通过在腔内加入光栅和用来滤波的v形双波段反射镜的方法，实现了两个波长的主动锁模激光器。

华南师范大学的罗爱平等人利用腔内的非线性偏振旋转效应实现了被动锁模激光器，同时利用腔内的双折射所形成的梳状滤波器，实现了多波长脉冲同时锁模。

南洋理工大学的唐鼎元等人在半导体饱和吸收镜作为锁模器件的被动锁模激光器中，利用腔内器件的双折射和偏振相关特性，产生梳状滤波效果，实现了双波长和三波长的孤子脉冲输出。

上面所列举的多波长主被动锁模激光器是都是利用光谐振腔内的多个通带滤波器，或者是利用双折射效应形成的多个通带滤波器，实现多波长锁模的。迄今为止，本发明所提出的利用光谐振腔内损耗调谐来实现多波长被动锁模脉冲激光器的方法还未见报道。

发明内容

本发明提供了一种同时输出两个或两个以上不同波长光脉冲的被动锁模脉冲激光器。本发明所述激光器在光谐振腔内不包含在增益介质的增益谱范围内具有两个或两个以上透过峰的光滤波器或光滤波器组的情况下，通过合理控制腔内的损耗来使增益介质的两个或两个以上的增益峰同时具有最大增益且相等，进而同时输出两个或两个以上不同波长的光脉冲。光滤波器或光滤波器组可以是一个或多个光纤布拉格光栅等常见的滤波器，或者具有相似滤波效应的光器件或器件组，如由于光腔内的双折射效应所形成的梳状滤波器。

本发明所述的激光器由泵浦源、光谐振腔和位于光谐振腔内的增益介质、被动锁模器件、耦合输出器件和可调谐光衰减器件组成。

本发明所述的泵浦源由泵浦光源和泵浦光耦合器件构成，其作用是为光谐振腔提供泵浦光，并耦合进光谐振腔内。泵浦光源可以是半导体光源、染料光源、固体光源和气体光源等。泵浦光耦合器件主要包括二相色镜，或具有二相色镜特性的薄膜，以及光纤中的波分复用器件等。

本发明所述的增益介质也称激光工作物质，包括具有与泵浦光源发射谱相匹配的能级结构的半导体、晶体、稀土材料掺杂玻璃和稀土材料掺杂光纤，这些材料能够被泵浦光源激发产生受激辐射。比较常用的增益介质有红宝石晶体，钕玻璃，掺铒光纤，掺镱光纤及铒镱共掺光纤等。

本发明所述的增益介质的特点是具有两个或两个以上增益峰。

本发明所述的被动锁模器件是光谐振腔内的主要器件，其作用是不需要光谐振腔外调制，利用被动锁模器件本身的非线性特性实现光谐振腔内各个纵模相位锁定。

本发明所述的被动锁模器件包括具有饱和吸收特性的半导体器件、光子晶体器件、具有非线性偏振旋转效应的光纤和偏振相关元件构成的器件、碳纳米管材料和非线性光纤环镜。其中偏振相关元件包括偏振分束器件或偏振相关隔离器件等。碳纳米管材料可以是纯碳纳米管材料，也可以是碳纳米管和高分子聚合物形成的复合材料，碳纳米管能够均匀分散在所述高分子材料里，比较常见的高分子材料有聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚乙烯，聚乙烯醇，聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷等。

本发明所述的耦合输出器件的作用是将光谐振腔内固定比例的一部分光输出光谐振腔外，剩余部分光返回光谐振腔内。耦合输出器件可以是具有一定透过率的输出镜、分束镜和光纤耦合器等。耦合输出器件需要根据光谐振腔内的增益和损耗等条件选择合适的透过率或者分光比。

本发明所述的可调谐光衰减器件，其作用是提供大小可调谐的光衰减值，改变腔内损耗，进而改变各波长增益的相对大小。

本发明所述的光谐振腔可以是由光纤和隔离器组成的单向光纤腔或者由各

本发明提出的被动锁模脉冲激光器可以同时或分别实现两个及两个以上不同波长脉冲输出，该激光器具有以下优点：