[发明专利]一种多范围脉宽可调超短脉冲激光器

说明书

本发明公开了一种多范围脉宽可调超短脉冲激光器，包括激光器谐振腔、准直‑偏振管理系统、可调正色散补偿装置和电热调制装置，激光器谐振腔传输的信号光通过所述准直‑偏振管理系统进入所述可调正色散补偿装置，所述可调正色散补偿装置将信号光多次反射后传输给电热调制装置，信号光到达所述电热调制装置后被原路反射回所述可调正色散补偿装置、准直‑偏振管理系统和激光器谐振腔中进行循环传输。通过本发明，可以方便快捷的对锁模耗散孤子超短脉冲的脉宽进行1~50ps的多范围调节，同时提高脉宽调谐稳定性、调谐精度以及调谐灵敏度。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种多范围脉宽可调超短脉冲激光器。

背景技术

目前，针对外部调制可饱和吸收体调制深度实现脉宽调谐的手段主要分为以下几种方式：通过电场调制SESAM调制深度实现脉宽调谐，此方式大多应用在固体激光器中，系统复杂稳定性较差，在调制可饱和吸收体的调制深度时也会提高可饱和吸收体的非饱和吸收损耗，致使锁模困难。光纤激光器中通常通过电调制石墨烯薄膜以及三维狄拉克半金属的方法进行脉宽调节，但一般所采用的激光器腔内处于负色散区，前者只能维持在调Q状态下完成对脉宽的调节，后者可以在不同的脉冲状态下调节，但在孤子锁模状态下的超短脉冲调节范围很窄且精度很差，对泵浦功率的依赖度很高，在腔内器件参数有变化时，将难以完成锁模。综上所述，目前通过调制深度的变化改变脉宽的方法调谐范围多在纳秒或百皮秒量级，无法实现几皮秒以及几十皮秒量级的超短脉冲的脉宽调谐，调谐精度亟待提高。

发明内容

本发明的一个目的在于针对以上问题，提供一种多范围脉宽可调超短脉冲激光器，首先，基于位于正色散区的耗散孤子脉冲的优势，利用砷化镉可饱和吸收体的稳定性，仅改变其调制深度就可以实现ps量级的大范围调谐，非可饱和吸收损耗等其他参数不会在这个过程中发生变化，保证了锁模的稳定性；其次，通过可调色散补偿装置改变净正色散量，实现了从1ps到50ps的调节范围，有效解决了目前光纤激光器系统通过调制深度的变化实现脉宽调谐的方式中存在的调谐尺度较大、调谐精度较低、操作复杂的问题。

本发明提供一种多范围脉宽可调超短脉冲激光器，包括激光器谐振腔、准直-偏振管理系统、可调正色散补偿装置和电热调制装置，激光器谐振腔传输的信号光通过所述准直-偏振管理系统进入所述可调正色散补偿装置，所述可调正色散补偿装置将信号光多次反射后传输给电热调制装置，信号光到达所述电热调制装置后被原路反射回所述可调正色散补偿装置、准直-偏振管理系统和激光器谐振腔中进行循环传输；

所述可调正色散补偿装置包括平行设置的多个液晶阵列，每个液晶阵列的前、后反射面分别镀有不同反射率的膜系，将信号光多次反射后传送给所述电热调制装置；

所述电热调制装置包括生长有金属电极和砷化镉薄膜的全反射金镜衬底，用于对所述可调正色散补偿装置反射的信号光进行调制。

优选的，还包括电压与泵浦功率调节模块和泵浦源激光器，所述电压与泵浦功率调节模块用于对泵浦源激光器的泵浦功率以及电源模块输出的电压进行控制，所述电源模块分别连接所述可调正色散补偿装置和电热调制装置。

优选的，所述电压与泵浦功率调节模块用于通过对所述可调正色散补偿装置施加不同的电压，改变液晶阵列上液晶单元的光轴方向来调节净正色散量；以及所述电压与泵浦功率调节模块还用于通过对所述电热调制装置施加不同的电压，改变砷化镉薄膜的温度以改变调制深度。

优选的，所述激光器谐振腔还包括泵浦源激光器、波分复用器、偏振控制器、耦合器、环形器、增益光纤，所述泵浦源激光器与所述电压与泵浦功率调节模块连接，其输出端连接所述波分复用器的泵浦端，所述波分复用器的信号端通过偏振控制器连接所述耦合器的输入端，所述耦合器的输入端连接所述环形器第一端，所述环形器第二端连接所述准直-偏振管理系统，所述环形器第三端通过增益光纤连接所述波分复用器的输出端。