[发明专利]一种非线性放大环路反射镜锁模振荡器及飞秒激光器

说明书

本发明提供了一种非线性放大环路反射镜锁模振荡器及飞秒激光器，锁模激光器基于相位偏置非线性放大环形镜锁模，包括第一泵浦源、第一波分复用器、第一增益光纤、相移器、第一耦合器、第一准直器和第一压缩模块；采用本发明实施例提供的锁模振荡器，其谐振腔内无任何易于损伤的可饱和吸收器件或材料，具有较高的可靠性和超长寿命，其结构简单，器件少，可实现自启动锁模；同时采用全保偏光纤结构能够提供极为稳定的锁模脉冲，确保了锁模振荡器不受外界环境振动和温度变化的干扰，为后续的放大系统奠定了坚实的基础，可以提高飞秒脉冲激光器的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明实施例涉及超快光纤激光技术领域，尤其涉及一种非线性放大环路反射镜锁模振荡器及飞秒激光器。

背景技术

锁模光纤激光器具有脉冲宽度窄、重复频率和峰值功率高、易集成、免维护等特点，在光谱学，精密测量，通信，激光测距，激光打标和深雕等领域有着广泛的应用。

光纤激光器传统的锁模方式一般有以下三种：分别为非线性偏振旋转锁模，可饱和吸收体锁模以及非线性光纤环形镜锁模。其中，非线性偏振旋转锁模是一种较为成熟且研究最为广泛的锁模机制，能够实现较高的平均功率；但非线性偏振旋转锁模是基于非保偏光纤条件下，极易受到环境振动和温度波动等环境的影响，导致锁模状态不能稳定地持续保持，且重启激光器后，锁模状态容易丢失，通过偏振调控后获得的锁模状态不尽相同，因此，其复现性和长期稳定性限制了该类光纤激光器的实际应用价值，仅限于在环境优越的科研实验室中使用。

可饱和吸收体主要包括半导体可饱和吸收镜，碳纳米管，石墨烯以及黑磷等。该类可饱和吸收体的优点在于，可将特性参数合适的可饱和吸收体直接安装于振荡器中，便可实现自启动锁模，且反射或透射工作方式的可饱和吸收体能够满足不同腔型结构的需求，但可饱和吸收体的寿命短和损伤阈值一般比较低，导致激光输出功率较低，在调试过程中容易损坏。此外，可饱和吸收体在自然环境中容易劣化，从而失去自启动锁模功能，对于激光器长期稳定性十分敏感的场景，如星间/星地通信，星载光钟等领域，采用可饱和吸收体锁模的光纤激光器仍具有较大风险。

非线性光纤环形镜是一种在光纤环路中沿着相反方向传输的两束光于交汇处进行碰撞加成锁模方式。尤其是全保偏光纤结构的非线性光纤环形镜成为近年研究热点，用其制成的“8”字腔光纤激光器可提供稳定的锁模脉冲系列，但这种锁模方式极大地依赖于两束光在光纤环路中所积累的非线性相移差，因此传统的非线性环形镜锁模光纤激光器只能工作在较低重复频率，腔内的泵浦功率，色散补偿和外界扰动均会影响非线性调制的随机性，较难实现自启动锁模。

发明内容

本发明实施例提供了一种非线性放大环路反射镜锁模振荡器及飞秒激光器，其谐振腔内无任何易于损伤的可饱和吸收器件或材料，具有较高的可靠性和超长寿命，其结构简单，器件少，可实现自启动锁模；同时采用全保偏光纤结构能够提供极为稳定的锁模脉冲，可用于飞秒激光器种子源，提高飞秒脉冲激光器的稳定性和可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种非线性放大环路反射镜锁模振荡器，所述锁模振荡器基于相位偏置非线性放大环路反射镜锁模，所述锁模振荡器包括：第一泵浦源、第一波分复用器、第一增益光纤、相移器、第一耦合器、第一准直器和第一压缩模块；所述第一泵浦源用于提供锁模泵浦能量；

所述第一泵浦源的输出端与所述第一波分复用器的第一接收端连接；所述第一增益光纤的第一端与所述第一波分复用器的耦合端连接，所述第一增益光纤的第二端与所述相移器的第一端连接；所述第一耦合器的第一端与所述相移器的第二端连接，所述第一耦合器的第二端与所述第一波分复用器的第二接收端连接，所述第一耦合器的第三端与所述第一准直器连接，经所述第一准直器准直后的光束进入所述第一压缩模块，所述第一压缩模块用于调节所述锁模振荡器谐振腔内色散，便于产生锁模脉冲；所述锁模脉冲经所述第一耦合器的第四端输出；

其中，所述第一耦合器为2×2耦合器，所述第一耦合器的第一端和第四端位于同一侧，所述第一耦合器的第二端和第三端位于同一侧。