[实用新型]可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器

说明书

一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其包括第一滤波器、第二滤波器及一至两个光放大和光谱展宽器，第一滤波器、一个光放大和光谱展宽器、第二滤波器和另一个光放大和光谱展宽器通过光纤连成环形，或第一滤波器、一个光放大和光谱展宽器和第二滤波器通过光纤连成线型；所述的激光器还包括两个光路切换组件和一条启动支路。本实用新型效果：本锁模激光器为一种超短脉冲激光发生器，综合两种传统锁模激光器的优点，利用不同锁模机制的切换可在保证其具有高功率耐受能力和良好环境稳定性前提下实现超短脉冲激光器的自启动。

技术领域

本实用新型属于激光设备技术领域，特别是涉及一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器。

背景技术

由于超短脉冲激光能够在瞬间提供非常高的峰值功率，能完成普通的激光技术不能完成的工作，因此目前在科学探索、信息、精密加工和医疗等领域已得到广泛用途。而锁模激光器通常是产生超短脉冲激光的常用设备。

传统的锁模激光器通常是在普通激光器的腔内加入锁模器来实现的，如图1、图2所示，激光在腔内反射镜1之间来回反射或在环形腔内循环运转，每次都会经过光放大器2和锁模器3。

锁模器是一种非线性的损耗器件，它对低功率的光具有高损耗，而对于高功率的光具有低损耗，其具有能通过高功率而削低低功率光信号的功能，这样在锁模激光器腔内的激光功率波动会在锁模器3的作用下不断地放大而形成光脉冲。

目前的锁模器通常利用可饱和吸收材料制成的可饱和吸收体来制作，包括半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模器、碳纳米管锁模器、石墨烯锁模器等。这类技术的锁模器便于使用，容易实现自启动，但存在的一个严重的问题是其功率耐受能力差，在长时间高峰值功率光脉冲作用下会老化、烧毁。

为克服以上问题，最近新出现了一种新型的锁模激光器——非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器，其结构如图3、图4及图5所示。

这类锁模激光器主要包括第一滤波器4、第二滤波器5及一至两个光放大和光谱展宽器6，如图6所示，第一滤波器4和第二滤波器5的频谱是错开的，即波长失配，没有频谱重叠。当高峰值功率脉冲(中心波长为λ0)在回路中传输的时候，在光放大和光谱展宽器6(具有非线性作用的增益光纤)的作用下产生脉冲放大及光谱展宽，光谱展宽的程度有赖于输入脉冲的峰值功率，峰值功率越高光谱展宽越宽，其光谱会进入第一滤波器4和第二滤波器5的透射范围，使得部分光谱能够通过第一滤波器4和第二滤波器5，从而形成通路，而能够在回路中构成激光，而由于低功率脉冲非线性作用小，透射功率低则不能维持在回路中运行，从原理上实现了非线性损耗(高功率损耗小低功率损耗大)，即锁模器的功能，从而可输出高功率锁模脉冲。由于此类锁模激光器没有使用可饱和吸收锁模器，因而具有功率耐受力强、稳定性、寿命长等优点。

但是，由于这种结构的锁模激光器腔内的第一滤波器4和第二滤波器5的光谱偏离，这相当于锁模激光器在低功率情况下的光路是断开的，因此在初始状态下(尚未有脉冲注入时)仅有自发辐射(ASE)存在，其功率远远不能达到非线性频谱展宽的水平，从而无法同时通过两个失配的滤波器，因此更不能产生激光输出。只有从外界注入高功率种子脉冲后，这些脉冲才能在非线性光谱展宽的作用下维持运转，无法自启动限制了非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器的实际应用。

由此可见，上述几种锁模激光器在功率耐受能力，环境稳定性和能否自启动方面具有各自的优缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可自启动的非线性光谱展宽和偏移滤波锁模激光器。