[发明专利]一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术

权利要求书

1.一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于包括如下步骤：

(1)选择合适的泵浦源激光器、稀土掺杂增益介质及谐振腔构建稀土掺杂激光器：根据想要实现的激光波长，选择对应该稀土掺杂增益介质中稀土离子最佳吸收波长的泵浦源激光器，根据需要实现的激光波长，选择反射波长匹配的反射镜器件构建谐振腔；

(2)在泵浦源激光器的光源注入所述稀土掺杂增益介质，通过稀土离子的增益获得受激辐射波长处的激光，并在激光腔内振荡，形成连续激光；

(3)当泵浦源激光器工作在多纵模状态时，从射频输出频谱中观察到由模间拍频引起的泵浦源激光器泵浦功率的周期性微弱波动；

(4)通过稀土离子的光学增益，将泵浦源激光器因模间拍频引起的泵浦功率波动传递给谐振腔内的激光，使得掺稀土激光器产生的激光功率在模间拍频频率处产生同步周期性功率波动；

(5)选择泵浦源激光器拍频信号较为强烈的纵模拍频频率作为拍频匹配频率f_i，满足下面的腔频匹配条件：

f_i＝N*Δf_s和Δf_s＝c/2nl

其中Δf_s是谐振腔纵模间隔频率，c是光速，n是折射率，l是要构建的谐振腔腔长，N为正整数；

(6)调整谐振腔腔长l来调谐Δf_s，使之精确匹配所述拍频匹配频率f_i，满足上式腔频匹配条件，在N次谐波处建立稳定锁模状态。

2.根据权利要求1所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述谐振腔为线性腔、折叠腔和环形腔中的一种。

3.如权利要求2所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述增益介质为稀土离子掺杂的光纤、晶体或陶瓷。

4.如权利要求3所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述光纤的基质为石英、硅酸盐、磷酸盐、碲酸盐、氟化物、硫化物中的一种；所述光纤的纤芯/包层结构为单包层或多包层结构；

所述晶体的基质为钇铝石榴石(YAG)、钇锂氟化物(YLF)、钒酸钇晶体(YVO4)、钆镓石榴石(GGG)中的一种；

所述稀土离子的元素包括钕、镱、镨、铋、铒、铥、钬中的一种或多种。

5.如权利要求2所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述谐振腔为线形谐振腔，其依次由高反射输入镜(3)、稀土掺杂增益介质(2)、腔频匹配部件(5)、输出耦合镜(4)构成。

6.如权利要求2所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述谐振腔为Z型折叠谐振腔，依次由高反射输入镜(3)、稀土掺杂增益介质(2)、腔频匹配部件(5)、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)和输出耦合镜(4)构成；

其中稀土掺杂增益介质(2)和腔频匹配部件(5)设置在高反射输入镜(3)和第一反射镜(6)之间、第一反射镜(6)和第二反射镜(7)之间、第二反射镜(7)和输出耦合镜(4)之间中的任意一个或两个或三个位置；不同放置位置的稀土掺杂增益介质(2)和腔频匹配部件(5)可以不同也可以相同。

7.如权利要求2所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述谐振腔为环形谐振腔，其依次由输入光波分复用器(8)、稀土掺杂增益光纤(2)、偏振控制器(11)、光隔离器(10)、输出光耦合器(9)和腔频匹配部件(5)构成。

8.如权利要求5或6所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：

所述高反射输入镜(3)用高反射光纤布拉格光栅、光纤环反射镜、高反射光学薄膜介质镜片代替；

所述输出耦合镜(4)用部分反射光纤布拉格光栅、部分反射光纤环镜、部分反射光学薄膜介质镜代替。

9.如权利要求5或6或7所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述腔频匹配部件(5)采用长度可变的光纤、延迟线或调节输入/输出镜间距来控制谐振腔腔长。

10.如权利要求5或6所述的一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术，其特征在于：所述高反射输入镜(3)、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)、输出耦合镜(4)起到波长选择器件或滤波器件的作用，用于控制稀土掺杂激光器输出激光的中心波长以及输出光谱带宽。