[发明专利]可实现调Q锁模与连续锁模可切换的光纤激光系统

摘要

本发明提供一种可实现调Q锁模与连续锁模可切换的光纤激光系统，采用基于反射式石墨烯饱和吸收镜的全保偏光纤锁模技术，包括全保偏掺铒光纤激光器，所述全保偏掺铒光纤激光器包括1m熊猫型保偏掺铒光纤、980/1550保偏波分复用器、石墨烯可饱和吸收镜、30％输出保偏耦合器、保偏环形器和976nm激光二极管；所述全保偏掺铒光纤激光器采用全保偏光纤谐振腔；采用单层石墨烯作为可饱和吸收体，实现了无偏振调节情况下，仅依靠调节反射镜角度实现调Q锁模和连续锁模可切换输出的高稳定单一线偏振飞秒激光光源。

主权项

1.一种可实现调Q锁模与连续锁模可切换的光纤激光系统，采用基于反射式石墨烯饱和吸收镜的全保偏光纤锁模技术，包括全保偏掺铒光纤激光器，所述全保偏掺铒光纤激光器包括1m熊猫型保偏掺铒光纤、980/1550保偏波分复用器、石墨烯可饱和吸收镜、30％输出保偏耦合器、保偏环形器和976nm激光二极管；所述全保偏掺铒光纤激光器采用全保偏光纤谐振腔；所述保偏光纤和保偏器件均由Fujikura光纤熔接机沿慢轴精确对准熔接；所述光纤激光系统采用反射式石墨烯可饱和吸收镜，所述石墨烯可饱和吸收镜包括反射镜；所述光纤激光系统是由带单模尾纤输出的976nm激光二极管进行反向泵浦；所述光纤激光系统通过调节所述反射镜的角度控制回光量来调节腔内损耗，控制腔内脉冲能量，实现激光器工作状态的切换；具体地，分别设反射镜架的调节器与平面反射镜接触点为A(1,0,z₁)，故该平面可被表示为：该平面法向量可表示为：此时该平面与水平面夹角可以表示为：由保偏环形器出射的光束截面积为圆形，经过反射镜反射后在原出射平面上成一个椭圆形的像斑，椭圆形的像斑与圆形相交的区域即为经过反射后重新回到光纤谐振腔中的光，相交区域的面积即为回光光束的面积S；回光光束功率P′为：P′＝PS/(πRR′)  (5)其中P′为回光光束功率，P为入射光束功率，S为回光光束面积，R为入射光束截面半径，R′为回光光斑长半轴长；根据几何关系可知回光光束面积为：其中，g为近似看作计算阴影区面积的半径，满足g＝L‑x，其中L为保偏环形器出射的光束截面圆的弦长，由几何关系得：x＝h₂tan(2α)x′＝htan(2α)h＝h₁+h₂经过计算得：其中g_MAX为计算阴影区面积的半径g的最大值，h为入射光到达反射镜面的最远距离，α为反射镜平面与入射平面的夹角，h₂入射光到达反射镜面的最近距离；以反射镜面为斜边，入射光平面为直角边，以α为反射镜平面与入射平面的夹角构成的直角三角形中，h₁为夹角α所对的直角边的长度；代入(6)式，求出回光光束入射面积S；代入(5)式便可以求出回光功率P'与α之间的关系，由于回光功率与腔内功率是成正比的，即得出腔内功率与α的关系，从而得出腔内功率与反射镜调节角度之间的关系，实现调Q锁模与连续锁模状态的切换。