[发明专利]基于空间烧孔效应的谐波锁模脉冲激光的产生装置及产生方法

说明书

本发明属于激光器技术领域，具体涉及基于空间烧孔效应的谐波锁模脉冲激光的产生装置及产生方法。包括连续光纤泵浦源、准直透镜、会聚透镜、激光谐振腔、TEC温度控制器和冷水机；激光谐振腔包括输入镜、增益介质、输出镜；连续光纤泵浦源输出的泵浦光依次经过准直透镜、会聚透镜到达激光谐振腔的增益介质中。连续光纤泵浦源通过多模光纤与准直透镜连接；TEC温度控制器和冷水机用于调节增益介质的热沉温度。晶体在谐振腔内沿腔轴自由调谐，使空间烧孔影响下的激光光谱处于间隔纵模振荡状态，输出谐波锁模脉冲激光。本发明具有结构简单、调谐灵活，能够解决空间烧孔效应影响下锁模激光输出问题的特点。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及基于空间烧孔效应的谐波锁模脉冲激光的产生装置及产生方法。

背景技术

具有高重频的脉冲激光器在光通信、量子通信等领域内受到广泛应用，如谐波锁模光纤激光器、被动锁模半导体量子点激光器、基于量子虚线的单段锁模激光器、半导体圆盘激光器、基于可饱和吸收体的全固态脉冲激光器、谐波锁模矢量半导体激光器。其中，谐波锁模具有腔损耗低、结构简单等优点，是一种极具发展潜力的方式。

目前，锁模的方法有主动锁模、被动锁模和自锁模。自锁模因无需额外的非线性器件独具优势。根据脉冲序列的时间特性，锁模脉冲激光主要包括基本锁模、谐波锁模和多脉冲锁模。在稳定运行的固体激光器中，驻波腔内产生的空间烧孔效应影响纵模分布，输出时间特性不同的锁模脉冲激光。因此，控制纵模分布对于获得特定时间状态的锁模脉冲激光至关重要。

近年来，在激光器中运用谐波锁模的方法获得高重频锁模脉冲激光十分常见。例如，申请号为CN202011164443.6的中国专利文献描述的基于光纤耦合器的高次谐波锁模激光器，泵浦源产生的泵浦光经过波分复用器进入增益光纤，提供激光器增益并产生随机噪声脉冲，随机噪声脉冲经过脉冲压窄机制被压窄，然后依次经过隔离器和干涉环被滤波，最后经由第三耦合器部分输出，剩余部分继续经过波分复用器和增益光纤被放大并继续参与腔内运转，干涉环包括第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器和第二耦合器通过将单端和大比例端熔接构建干涉环。当激光在腔内周而复始的经历放大、压缩、滤波时，从而产生稳定的脉冲运转，当干涉环纵模间隔为激光器纵模间隔整数倍时，由于激光器驻波效应使得输出的光脉冲重复频率等于干涉环纵模间隔的正整数倍。但是缺点在于，利用光纤激光器输出高次谐波锁模脉冲激光的过程中，需要使用隔离器、干涉环、耦合器等器件，结构较复杂，仅干涉环需要10cm长度的空间，耗费空间资源。

又例如，申请号为CN201910083018.5的中国专利文献描述的一种高重复频率超快激光脉冲串产生装置及其控制方法，采用线性谐振腔或者环形谐振腔，其中的一个反射镜为部分透射部分反射镜，作为输出镜，每当脉冲激光至输出镜时均会输出一个输出脉冲，形成输出脉冲串，通过控制普克尔盒的高压持续时间，得到满足要求的输出脉冲串的数量；通过控制谐振腔中能量补给装置对激光脉冲的增益，得到满足要求的输出脉冲串的能量；高重复频率的输出脉冲串为低重复频率的脉冲包络中包含高重复频率的子脉冲串的双结构脉冲串，脉冲包络的重复频率由重复频率变换系统决定，每个脉冲包络中的子脉冲串的重复频率由环形谐振腔的长度决定。但缺点在于，采用普克尔盒和四分之一波片等器件产生激光脉冲串，谐振腔结构复杂，脉冲重复频率无法到达吉赫兹级别。

因此，设计一种能够解决空间烧孔效应影响下锁模激光输出问题的基于空间烧孔效应的谐波锁模脉冲激光的产生装置及产生方法，就显得十分必要。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，针对现有锁模激光器谐振腔复杂以及产生脉冲重复频率不高的问题，提供了一种结构简单、调谐灵活，能够解决空间烧孔效应影响下锁模激光输出问题的基于空间烧孔效应的谐波锁模脉冲激光的产生装置及产生方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：