[发明专利]基于同步锁模的中红外超短脉冲光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于同步锁模的中红外超短脉冲光纤激光器，包括泵浦源、泵浦光准直镜、二色镜、泵浦激光聚焦镜、有源增益光纤、无源非线性光纤、激光准直镜及激光耦合输出镜；其中，泵浦源用于提供泵浦光，且重复频率可调；上述泵浦光在输入有源增益光纤后，对有源增益光纤进行泵浦，产生激光，该泵浦光脉冲在通过有源增益光纤和无源非线性光纤的过程中，对产生的激光进行同步交叉相位调制，并结合增益调制产生与泵浦光重复频率一致的同步锁模中红外超短脉冲，最后由激光耦合输出镜输出。相较于现有技术而言，本发明不需要在在光纤谐振腔中引入调制器或可饱和吸收体即可产生同步锁模中红外超短脉冲，实用性较高。

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，尤其涉及一种基于同步锁模的中红外超短脉冲光纤激光器。

背景技术

由于具有很短的脉宽和很高的峰值功率，3-5μm波段的中红外超短脉冲激光器不仅具有中红外激光器的光谱学应用优势，而且拥有超快时域和高强功率应用优势，已经成为聚合物材料的激光加工、激光手术、激光红外对抗等领域的重要光源。

当前中红外脉冲光纤激光器的实现技术主要有调Q、增益开关、主动锁模和被动锁模技术。调Q和增益开关技术分别是对激光器的损耗和增益进行调制，进而产生重频频率可调的微秒-纳秒脉冲。主动锁模和被动锁模技术分别是引入主动调制器和可饱和吸收体对谐振腔内激光幅度和损耗等参数进行周期性调制，调制频率与谐振腔基频同步，从而产生固定重频的纳秒-皮秒-飞秒锁模脉冲。虽然锁模技术可以实现超短脉冲的产生，但是需要在光纤谐振腔中引入调制器或可饱和吸收体，而由于在3.2μm以上中红外波段的半导体可饱和吸收体尚不成熟，而黑磷等新型二维材料可饱和吸收体受到易氧化潮解或损伤阈值低等诸多材料固有限制，难以长时期实用化稳定运转，这也影响了中红外超短脉冲光纤激光器的实验室科研化应用。

发明内容

本发明提供了一种基于同步锁模的中红外超短脉冲光纤激光器，可以解决现有技术中的中红外超短脉冲光纤激光器实用性不高的技术问题。

具体的，本发明所提供的基于同步锁模的中红外超短脉冲光纤激光器，包括泵浦源、泵浦光准直镜、二色镜、泵浦激光聚焦镜、有源增益光纤、无源非线性光纤、激光准直镜、隔离器及激光耦合输出镜；所述有源增益光纤和无源非线性光纤通过特种光纤熔接机进行熔接；所述隔离器位于所述二色镜与所述激光耦合输出镜之间；

所述泵浦源用于提供脉冲泵浦光，且所述泵浦源的重复频率与谐振腔基频相同或为谐振腔基频的整数倍；

所述泵浦光依次经过所述泵浦光准直镜、所述二色镜及所述泵浦激光聚焦镜后，输入所述有源增益光纤；

所述泵浦光在输入所述有源增益光纤后，对所述有源增益光纤进行泵浦，产生激光，同时进行增益调制；

所述无源非线性光纤用于在增强腔内非线性效应的同时改变腔内净色散，产生适合于高功率放大的耗散孤子锁模脉冲或基态孤子超短锁模脉冲；

所述泵浦光在通过所述有源增益光纤和无源非线性光纤的过程中，对所产生的激光进行同步交叉相位调制，并结合所述增益调制产生和泵浦光重复频率一致的同步锁模中红外超短脉冲；

所述同步锁模中红外超短脉冲经过所述激光准直镜后，通过所述激光耦合输出镜输出。

优选地，还包括包层功率剥离器，所述包层功率剥离器设置于所述有源增益光纤与所述无源非线性光纤的熔接点处，用于剥除在泵浦时的剩余泵浦光，同时剥除所述有源增益光纤和所述无源非线性光纤由于模场失配而导致的包层泄露光。

优选地，所述泵浦源包括具有预设波段的激光器，或包括由多个激光器通过二色镜、合束器合光形成的单个或多个波段泵浦。

优选地，还包括光纤输入端帽与光纤输出端帽，所述光纤输入端帽位于所述有源增益光纤的输入端，所述光纤输出端帽位于所述无源非线性光纤的输出端。