[发明专利]一种基于光谱压缩放大的自相似锁模光纤飞秒激光器

摘要

一种基于光谱压缩放大的自相似锁模光纤飞秒激光器，由光纤耦合输出激光二极管、波分复用耦合器、掺镱单模光纤、光纤频谱滤波器、单模光纤、光纤准直器、四分之一波片、二分之一波片、偏振分光棱镜、45°反射镜、光栅、光纤隔离器组成；利用负啁啾脉冲在掺镱单模光纤中放大时的自相位调制压缩光谱，形成窄带无啁啾皮秒脉冲，由光纤频谱滤波器消除非线性光谱压缩残余旁瓣，在单模光纤中完成自相似演化，直接输出宽带线性啁啾抛物线脉冲，去啁啾后输出傅里叶变换极限飞秒激光。本发明飞秒激光器效率高，自相似演化光谱展宽量大，可以获得高能量、窄脉宽的傅里叶变换极限飞秒激光脉冲，结构紧凑，操作简单。

主权项

一种基于光谱压缩放大的自相似锁模光纤飞秒激光器，其特征在于包括：光纤耦合输出激光二极管(1)、波分复用耦合器(2)、掺镱单模光纤(3)、光纤频谱滤波器(4)、单模光纤(5)、第一光纤准直器(6)、第一四分之一波片(7)、第一二分之一波片(8)、偏振分光棱镜(9)、第一45°反射镜(10)、第二二分之一波片(11)；第一光栅(12)、第二光栅(13)、爬高镜(14)、第二四分之一波片(15)、第二光纤准直器(16)、光纤隔离器(17)和第二45°反射镜(18)；光纤耦合输出激光二极管(1)作为所述飞秒激光器的泵浦光源，输出泵浦光经由波分复用耦合器(2)的泵浦端耦合入掺镱单模光纤(3)产生激光，波分复用耦合器(2)的输出端直接与掺镱单模光纤(3)熔接；掺镱单模光纤(3)作为所述飞秒激光器的增益介质放大负啁啾脉冲，利用掺镱单模光纤(3)的自相位调制作用感应正频率啁啾以平衡初始负啁啾，使得负啁啾脉冲的长、短波部分脉冲能量重新分布，不断向中心波长附近集中，在放大负啁啾脉冲能量的同时实现负啁啾脉冲光谱非线性压缩，在掺镱单模光纤(3)后形成窄带的高峰值功率的无啁啾皮秒脉冲；掺镱单模光纤(3)输出端直接与光纤频谱滤波器(4)熔接，光纤频谱滤波器(4)消除脉冲非线性光谱压缩后残余的低功率光谱旁瓣；光纤频谱滤波器(4)后面熔接有单模光纤(5)，所述无啁啾皮秒脉冲在单模光纤(5)的自相位调制和正群速度色散作用下完成自相似演化和光谱展宽，形成宽带的线性啁啾抛物线脉冲；单模光纤(5)之后熔接有第一光纤准直器(6)，将所述线性啁啾抛物线脉冲从单模光纤(5)中耦合输出至空间，依次经过第一四分之一波片(7)和第一二分之一波片(8)，将所述宽带线性啁啾抛物线脉冲的偏振态从椭圆偏振光调整为线性偏振光；偏振态调整为线性偏振光的宽带线性啁啾抛物线脉冲通过偏振分光棱镜(9)分为两部分，一部分通过偏振分光棱镜(9)反射端输出，作为所述飞秒激光器的输出；另一部分通过偏振分光棱镜(9)透射到第一45°反射镜(10)上，经过第一45°反射镜(10)改变光路传输方向后，再经过第二二分之一波片(11)之后，宽带线性啁啾抛物线脉冲进入由第一光栅(12)和第二光栅(13)构成的光栅对，宽带线性啁啾抛物线脉冲通过所述光栅对之后由爬高镜(14)折返，再次进入所述光栅对，通过所述光栅对之后变为负啁啾脉冲，负啁啾脉冲依次通过第二二分之一波片(11)和第二45°反射镜(18)，第二45°反射镜(18)将负啁啾脉冲改变方向，负啁啾脉冲之后经过第二四分之一波片(15)从线性偏振光再次转换为椭圆偏振光，之后通过第二光纤准直器(16)进入光纤隔离器(17)，保证负啁啾脉冲沿单一方向传输，光纤隔离器(17)的输出端与波分复用耦合器(2)的信号输入端熔接，负啁啾脉冲通过光纤隔离器(17)和波分复用耦合器(2)之后，再次进入掺镱单模光纤(3)进行光谱压缩放大，完成一次腔内激光脉冲振荡循环。