[发明专利]一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统

说明书

本发明公开了一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统，旨在解决现有光纤激光器难以同时输出双波段高能量激光脉冲的技术问题。所述系统包括第一光纤布拉格光栅、普通单模光纤、第一2×2耦合器、掺镱光纤、第一波分复用器、泵浦保护器、第一泵浦源、第一相移器、第二波分复用器、第三波分复用器、第二光纤布拉格光栅、色散补偿光纤、第二2×2耦合器、掺铒光纤、第四波分复用器、第二泵浦源和第二相移器。所述激光系统可以同时输出中心波长为1060nm和1550nm的双波段高能量矩形脉冲，并通过改变泵浦功率实现矩形脉冲的脉宽可调谐。本发明结构简单紧凑，稳定性好，可直接作为双波段高能量皮秒以及纳秒脉冲光源使用。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统的设计。

背景技术

锁模光纤激光器因其输出脉冲具有窄脉宽、高峰值功率和大能量等特点，在基础科学研究、高速光通信、微机械加工、超快激光光谱和精密计量等领域具有广泛应用。

近年来，由于科学研究和实际应用的需要，双波段锁模光纤激光器的研究越来越受到科研人员的重视。相比传统的“双波长”锁模光纤激光器工作在两个相邻的中心波长，双波段锁模光纤激光器在两个不同的光谱波段同时实现纵模间的相位锁定，进而输出两个中心波长间隔较大(几百纳米)的超短光脉冲。这种激光器在多色泵浦探测，非线性频率转换，以及宽带超连续谱的产生等应用中具有独特的优势。通常实现双波段高能量脉冲的输出依赖于电反馈系统的控制以及脉冲的多级放大，系统庞大且复杂。设计全光纤结构的双波段锁模光纤激光器将会大幅简化激光系统的复杂度以及提升激光系统的稳定性。另外，大多数报道的双波段锁模激光器都工作在低脉冲能量条件下，发射的脉冲类型是传统孤子、拉伸孤子或耗散孤子。这些类型的脉冲受到孤子面积理论的限制，泵浦能量过高时脉冲会分裂或转换为谐波锁模。解决此问题的方法是引入矩形无波分裂脉冲。近年来，时域剖面为矩形的脉冲引起了人们的广泛关注，随着泵浦功率的增加，矩形脉冲的脉宽线性增长而脉冲峰值振幅保持不变，其脉冲能量可以大幅超出常规脉冲的能量水平。

因此，我们提出了一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统，这将在宽带超连续谱的产生等领域中具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有被动锁模光纤激光器中难以同时输出双波段高能量激光脉冲的技术问题，提出了一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统。

本发明的技术方案为：一种全光纤结构的双波段高能量矩形激光脉冲产生系统，包括第一光纤布拉格光栅、普通单模光纤、第一2×2耦合器、掺镱光纤、第一波分复用器、泵浦保护器、第一泵浦源、第一相移器、第二波分复用器、第三波分复用器、第二光纤布拉格光栅、色散补偿光纤、第二2×2耦合器、掺铒光纤、第四波分复用器、第二泵浦源、第二相移器、第一输出端和第二输出端；所述第一光纤布拉格光栅、普通单模光纤、第一2×2耦合器、掺镱光纤、第一波分复用器、第一相移器、第二波分复用器、第三波分复用器依次连接，构成掺镱锁模光纤激光腔；所述第一泵浦源通过泵浦保护器与第一波分复用器的输入端连接；所述第二光纤布拉格光栅、色散补偿光纤、第二2×2耦合器、掺铒光纤、第四波分复用器、第二相移器、第二波分复用器、第三波分复用器依次连接，构成掺铒锁模光纤激光腔；所述第二泵浦源与第四波分复用器的输入端连接。

优选地，第一泵浦源和第二泵浦源均为半导体激光器，输出泵浦光的中心波长λ₀为：980nm。

优选地，第一光纤布拉格光栅的反射中心波长为1060nm，反射带宽为6nm，反射率为95％。

优选地，第二光纤布拉格光栅的反射中心波长为1550nm，反射带宽为12nm，反射率为95％。

优选地，第一2×2耦合器和第二2×2耦合器的耦合比率均为80/20。

优选地，掺镱光纤的长度为1m，在1060nm处具有正色散。