[发明专利]基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器

权利要求书

1.基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于包括：基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)、半导体激光器(6)；基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)、正色散软玻璃光纤(2)、铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)、中红外侧面泵浦光纤合束器(4)、光纤端帽(5)通过光纤熔接的方式按上述顺序依次连接，半导体激光器(6)熔接在中红外侧面泵浦光纤合束器(4)的泵浦光纤输入端；

基于孤子自频移效应产生的中红外飞秒激光光源(1)由1975nm锁模激光器(7)、1975nm连续激光器(8)、光纤耦合器(9)、预放大器(10)、光纤展宽器(11)、放大器(12)、光纤压缩器(13)组成的1975nm光纤放大器和非线性软玻璃光纤(14)构成；1975nm锁模激光器(7)与1975nm连续激光器(8)通过光纤耦合器(9)合束后的激光入射到预放大器(10)中，经过预放大后的激光通过光纤展宽器(11)将激光脉冲进行展宽，放大器(12)用于将展宽后的激光进行放大，光纤压缩器(13)熔接在放大器(12)的尾端，在光纤压缩器(13)后输出1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光；所述1975nm超短脉冲激光脉冲宽度小于10ps，峰值功率高于10kW；非线性软玻璃光纤熔接在光纤压缩器(13)的尾端，在1975nm超短脉冲激光泵浦下激发孤子自频移效应，在色散和非线性效应作用下劈裂出的主拉曼孤子频移至3.5μm波长处，通过孤子劈裂产生的激光脉冲宽度在百飞秒量级，作为3.5μm飞秒激光光纤放大器的信号光源；残余的1975nm超短脉冲激光和1975nm连续激光也经过非线性软玻璃光纤(14)的纤芯传输到非线性软玻璃光纤(14)的尾端，作为第二泵浦光源；

基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)与正色散软玻璃光纤(2)熔接，3.5μm飞秒激光被展宽至皮秒量级后与1975nm的第二泵浦光源一同入射到铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中，铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的尾端熔接中红外侧面泵浦合束器(4)，通过中红外侧面泵浦合束器(4)将半导体激光器(6)提供的976nm的第一泵浦光源后向注入到放大级中提供一阶激励能量，纤芯中的1975nm的第二泵浦光源提供二阶激励能量，级联泵浦铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)；在中红外侧面泵浦合束器(4)的尾端熔接软玻璃材制的光纤端帽(5)进行保护，光纤之间通过熔接的方式连接；通过精确控制放大级光纤长度使激光腔内净色散量在±0.01ps/(km·nm)之间，使激光脉冲在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)输出端经过自压缩后输出。

2.根据权利要求1所述的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于：所述基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)输出波长3.5μm的飞秒脉冲激光和波长1975nm的连续激光及超短脉冲激光，所述3.5μm飞秒激光用于作为级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器的信号光源，脉冲宽度为20fs-500fs，重复频率为1kHz-200MHz；所述1975nm的连续激光及超短脉冲激光作为第二泵浦光源耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中提供二阶激励能量。

3.根据权利要求1所述的基于频移拉曼孤子的级联泵浦3.5微米全光纤飞秒放大器，其特征在于：所述铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的掺杂离子为铒离子，采用976nm和1975nm双波长激光级联泵浦；976nm激光作为第一泵浦光源由半导体激光器(6)提供，通过中红外侧面泵浦光纤合束器(4)在铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的输出端后向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的包层中；1975nm泵浦激光由基于孤子自频移效应产生的3.5μm飞秒激光光源(1)提供，通过正色散软玻璃光纤(2)的传输后正向耦合进铒离子掺杂的大模场增益光纤(3)的纤芯中。