[发明专利]在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法

说明书

本发明公开了在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法。该方法通过将激光器谐振腔中的一段有源光纤或无源光纤的一端抛成镜面，并固定在多维调整架上。将带有铜散热片的半导体可饱和吸收镜安装在固定支架上，通过旋转多维调整架中转动平台的千分尺，机械调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度，从而同步调谐激光波长和重复频率。本发明与传统的使用压电陶瓷或光纤光栅的方法相比，装置更加简单紧凑。通过旋转多维调整架中转动平台的千分尺，即可实现激光波长和重复频率的高精度同步调谐，调谐重频范围可达1MHz。这种调谐方法简单，容易实现。本发明可适用于精密气体探测、气体光谱分析、频率标定、非线性生物光子学等领域。

技术领域

本发明涉及被动锁模激光器领域，具体涉及在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法。

背景技术

飞秒激光的波长和重复频率可调谐特性将其应用拓展到精密气体探测、气体光谱分析、频率标定、非线性生物光子学等领域。实现锁模飞秒激光的波长和重频可调谐可以按照主动锁模和被动锁模这两种类型分为两个思路。对于主动锁模激光器，改变电信号调制的频率来改变飞秒脉冲的重复频率，能直接实现激光波长在一定范围内可调谐。这种方法的优点是调谐范围大(对重复频率)、操作直观。但是，由于引入了复杂的电学设备，它无疑将增加成本和系统的复杂性。对于被动锁模激光器，因为被动锁模本身不需要外接电调制信号，系统结构简单，所以可以直接通过调控光学元件，如激光谐振腔或者增益，来实现重频和波长的可调谐。

目前在被动锁模激光器实现调谐的方法主要有两个。一是通过改变系统偏振态来改变谐振腔内由光学器件引入的偏振损耗，调节腔内功率，最终实现对输出波长和重频的调节。但这种调谐非常有限，波长的可调谐范围非常小，重频的变化更是微弱到可以忽略。二是通过改变激光增益光纤或者反射光栅的温度来调控激光腔的腔长或者反射波长，进而改变重复频率和激光波长。但是这种由于温度变化引起的腔长变化往往在微米量级，应用于重频在几十兆赫兹的常规被动锁模激光器上时，由于谐振腔腔长普遍在十米到几十米的范围内，腔长的相对变化极其微小，调节的重复频率范围非常有限。此外，改变反射光栅的办法很难实现激光波长和重复频率的同步调谐，这在一定程度上影响了实际应用。

在上述背景下，本发明提出了一种可同步调谐激光波长和重复频率、可获得较大调谐范围的新方法。本方法非常简单、容易实现，仅需要机械调整一段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度。本方法不受腔长的限制，适用于所有被动锁模飞秒激光器，但特别对于超短腔(<10cm)的被动锁模飞秒激光器，其调谐的范围和敏感度可以大幅度提升，因此更适合于高重频飞秒激光的输出波长和重复频率。总之，本方法为飞秒激光波长和重复频率的调谐提供了新的思路，具有较大应用潜力。

发明内容

本发明的目的之一在于提出了在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法，其对飞秒激光波长和重复频率的调谐范围远大于常规的对被动锁模激光器的调谐方法，且非常简单，容易实现。

本发明通过以下方案实现。

在被动锁模激光器中实现波长和重复频率同步可调的方法，其将激光谐振腔中的一段光纤和半导体可饱和吸收镜分别固定在多维调整架上，旋转多维调整架中转动平台的千分尺，调整这段光纤和半导体可饱和吸收镜的耦合角度，从而实现激光波长和重复频率的调谐。

进一步的，所述一段光纤为有源光纤或无源光纤。

进一步的，所述重复频率的调节范围为0到1MHz。

进一步的，本发明所述的方法采用的装置，包括从左到右依次是激光二极管、偏振控制器、波分复用器、二色镜、穿一段光纤的陶瓷管、半导体可饱和吸收镜，还包括隔离器和多维调整架；波分复用器还与隔离器连接，隔离器的输出作为激光输出端；穿一段光纤的陶瓷管安装在多维调整架上。

进一步的，陶瓷管的内径与光纤的外径相同，一段光纤穿于陶瓷管内；陶瓷管的端面磨平后经过镜面抛光处理。