[发明专利]自起动被动锁模光纤脉冲激光器

说明书

技术领域

    本发明涉及一种光纤脉冲激光器，尤其涉及一种自起动被动锁模光纤脉冲激光器。

背景技术

光纤脉冲激光器具有光束质量高、散热效果好、能量高等优点，在光纤通信、微机械加工、军用以及非线性物理等领域具有广泛的应用前景。应工业与国防的需求，光纤脉冲激光器朝着超强、超快等方向飞速发展，但是现有的各类光纤脉冲激光器受结构和原理器件的限制，难以从实验室真正进入大规模的工业应用。因此研发结构简单、价格低廉的光纤脉冲激光器具有重要的实际应用价值。

现有的光纤脉冲激光器主要原理有调Q技术和锁模技术；对于调Q技术，光纤脉冲激光器的输出脉冲一般较窄。对于锁模技术，现有技术中主要有主动锁模和被动锁模两种，其中，主动锁模需要各种复杂的光电器件，不利于光纤脉冲激光器结构的集成化、简单化，而且由于光电器件众多，导致成本也居高不下；被动锁模又有基于非线性偏振旋转和可饱和吸收体等手段，对于可饱和吸收体技术，一般其价格较高，其损伤阈值相对较低；传统基于非线性偏振旋转技术的光纤脉冲激光器一般需要两个波片或者偏振控制器，这就限制了光纤脉冲激光器的集成化。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种自起动被动锁模光纤脉冲激光器，所述自起动被动锁模光纤脉冲激光器由泵浦源、波分复用器、增益光纤段、偏振无关隔离器、1×2耦合器、D形光纤段和普通光纤段（普通单模光纤）组成；泵浦源与波分复用器的第一输入端光路连接，波分复用器的输出端与增益光纤段的一端光路连接，增益光纤段的另一端与偏振无关隔离器的输入端光路连接，偏振无关隔离器的输出端与1×2耦合器的输入端光路连接，1×2耦合器的第一输出端与D形光纤段的一端光路连接，D形光纤段的另一端与普通光纤段的一端连接，普通光纤段的另一端与波分复用器的第二输入端光路连接；1×2耦合器的第二输出端形成自起动被动锁模光纤脉冲激光器的输出端。

本发明的工作原理是：泵浦源发出的激光通过波分复用器进入到增益光纤段中，被增益光纤段吸收后激发出的宽带放大自发辐射光又经过偏振无关隔离器输入1×2耦合器中，1×2耦合器的第一输出端通过D形光纤段与普通光纤段连接，使相关器件形成环形激光腔，1×2耦合器的第二输出端形成自起动被动锁模光纤脉冲激光器的输出端。

在泵浦源的输出光较弱时（相应的增益光纤段输出的自发辐射光也较弱），环形激光腔的损耗大于增益，自起动被动锁模光纤脉冲激光器的输出端无激光出现。当泵浦源的输出功率增大到一定数值时，1×2耦合器的第二输出端将出现时序上连续的激光，此时由于D形光纤段的强双折射与保偏效果，进入D形光纤段的放大自发辐射光在两个偏振方向上被分开，但是两个偏振方向上的光较弱，无非线性饱和效应，这时环形激光腔的各个模式之间的相位差为随机状态，继续增大泵浦源的输出功率，D形光纤段的两个偏振方向上的光出现非线性饱和，而饱和后的两个偏振光在离开D形光纤段、进入普通光纤段时被重新聚合在一个方向上，此时，环形激光腔的各个模式之间的相位差已经从随机值变为固定值，输出为各模式振幅的叠加，时序上表现为脉冲波形，即出现了锁模现象。

所述泵浦源可采用如下优选方案：所述泵浦源采用980nm光纤激光器。

所述增益光纤段可采用如下优选方式设置：所述增益光纤段采用掺铒光纤，掺铒光纤长度9~15m。

所述普通光纤段可采用如下优选参数：所述普通光纤段长度20~50m。

所述1×2耦合器可采用如下优选参数设置：所述1×2耦合器的第一输出端和第二输出端的分光比为9︰1。

所述D形光纤段可采用如下优选参数设置：所述D形光纤段的轴向长度为2~4cm。

所述D形光纤段可采用如下优选方案：所述D形光纤段的横截面外轮廓形成D形区域，D形光纤段的包层将纤芯全部包裹；D形区域的弧形面到纤芯的轴心距离为60~70微米，D形区域的平直面到纤芯的轴心距离小于20微米，纤芯半径4~5微米。

本发明的有益技术效果：本发明的自起动被动锁模光纤脉冲激光器中无需设置偏振控制器，降低了设备成本，有利于降低设备尺寸，提高设备的集成化程度。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、本发明的D形光纤段横截面示意图。

具体实施方式