被动谐波锁模光纤激光器的制作方法

本发明涉及锁模光纤激光器技术领域，尤其涉及一种被动谐波锁模光纤激光器。

背景技术：

谐波锁模光纤激光器根据锁模原理分为主动锁谐波模光纤激光器和被动谐波锁模光纤激光器两大类。被动谐波锁模光纤激光器技术是一种典型的全光纤非线性锁模技术，它让激光器的腔内不存在任何主动调制器，但是光纤激光器仍然可以实现飞秒脉冲的输出，其原理是：在光纤激光器中，一般存在一些非线性光学效应，这些光学效应的强度和腔内运行的脉冲的峰值有关，这样的一种相关性，让激光器内部的各纵模相位锁定，在这种情况下，光纤激光器便可以输出稳定的皮秒甚至飞秒脉冲。

现有的相关技术中，利用非线性偏振旋转效应，采用二分之一/四分之一波片(h/qwp)和偏振分束器(pbs)结合的了重复频率125.39mhz(3阶谐波)与354.97mhz(14阶谐波)的锁模输出。

但是这种空间结构的光纤被动谐波锁模光激光器可集成性较差，稳定性低。

技术实现要素：

本发明提供一种被动谐波锁模光纤激光器，能够稳定输出稳定的高阶谐波。

本发明的提供一种包括：泵浦、波分复用器、增益光纤、第一光耦合器、第二光耦合器、光纤隔离器、三端口环形器、半导体可饱和吸收镜sesam和谐波锁模辅助装置；

所述泵浦与所述波分复用器的第一端连接，所述波分复用器的第二端与所述增益光纤的第一端连接，所述增益光纤的第二端与所述第一光耦合器的第一端连接，所述第一光耦合器的第二端与所述第二光耦合器的第一端连接，所述第二光耦合器的第二端用于与光谱仪连接，所述第二光耦合器的第二端还用于与电频谱仪和采样示波器连接；

所述第一光耦合器的第二端还与所述光纤隔离器的第一端连接，所述光纤隔离器的第二端与所述谐波锁模辅助装置的第一端连接，所述谐波锁模辅助装置的第二端与所述三端口环形器的第一端连接，所述三端口环形器的第二端与所述波分复用器的第一端连接，所述三端口环形器的第三端与所述sesam连接；

所述谐波锁模辅助装置，用于获取高阶谐波锁模。

可选的，所述谐波锁模辅助装置为光子晶体光纤；

所述光子晶体光纤的第一端与所述光纤隔离器的第二端连接，所述光子晶体光纤的第二端与所述三端口环形器的第一端连接。

可选的，所述谐波锁模辅助装置为可调谐滤波装置；

所述可调谐滤波装置的第一端与所述光纤隔离器的第二端连接，所述可调谐滤波装置的第二端与所述三端口环形器的第一端连接。

可选的，所述可调谐滤波装置包括：第三光耦合器、偏振控制器和保偏光纤；

所述第三光耦合器第一输入端与所述光纤隔离器的第二端连接，所述第三光耦合器第一输出端与所述偏振控制器的第一端连接，所述偏振控制器的第二端与所述保偏光纤的第一端连接，所述保偏光纤的第二端与所述第三光耦合器的第二输入端连接，所述第三光耦合器的第二输出端与所述三端口环形器的第一端连接。

可选的，所述偏振控制器包括：第一子偏振控制器、第二子偏振控制器、第三子偏振控制器，所述保偏光纤包括：第一子保偏光纤和第二子保偏光纤；

所述第三光耦合器第一输入端与所述光纤隔离器的第二端连接，所述第三光耦合器第一输出端与所述第一子偏振控制器的第一端连接，所述第一子偏振控制器的第二端与所述第一子保偏光纤的第一端连接，所述第一子保偏光纤的第二端与所述第二子偏振控制器的第一端连接，所述第二子偏振控制器的第二端与所述第二子保偏光纤的第一端连接，所述第二子保偏光纤的第二端与所述第三子偏振控制器的第一端连接，所述第三子偏振控制器的第二端与所述第三光耦合器的第二输入端连接，所述第三光耦合器的第二输出端与所述三端口环形器的第一端连接。

可选的，第一光耦合器输出第一路谐波和第二路谐波，所述第一路谐波的信号强度和第二路谐波的信号强度之比为9:1；

所述第一光耦合器将所述第一路谐波输入至所述光纤隔离器，所述第一光耦合器将所述第二路谐波输入至所述第二光耦合器。

可选的，所述第二光耦合器输出第三路谐波和第四路谐波，所述第三路谐波的信号强度和第四路谐波的信号强度之比为1:1。

可选的，所述光子晶体光纤与所述被动谐波锁模光纤激光器中的传输谐波信号的光纤为熔接连接。

可选的，所述泵浦为单模半导体泵浦。

可选的，所述增益光纤为掺镱光纤。

本发明提供一种被动谐波锁模光纤激光器，包括：泵浦、波分复用器、增益光纤、第一光耦合器、第二光耦合器、光纤隔离器、三端口环形器、半导体可饱和吸收镜sesam和谐波锁模辅助装置；泵浦与波分复用器的第一端连接，波分复用器的第二端与增益光纤的第一端连接，增益光纤的第二端与第一光耦合器的第一端连接，第一光耦合器的第二端与第二光耦合器的第一端连接，第二光耦合器的第二端用于与光谱仪连接，第二光耦合器的第二端还用于与电频谱仪和采样示波器连接；第一光耦合器的第二端还与光纤隔离器的第一端连接，光纤隔离器的第二端与谐波锁模辅助装置的第一端连接，谐波锁模辅助装置的第二端与三端口环形器的第一端连接，三端口环形器的第二端与波分复用器的第一端连接，三端口环形器的第三端与sesam连接；谐波锁模辅助装置，用于获取高阶谐波。本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器可稳定输出稳定的高阶谐波。

附图说明

图1为现有技术中的被动谐波锁模光纤激光器采用的线性腔示意图；

图2为现有技术中的被动谐波锁模光纤激光器采用的环形腔示意图；

图3为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的结构示意图一；

图4为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的结构示意图二；

图5为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦功率为180mw时的谐波锁模谐波光谱图；

图6为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦功率为180mw时的谐波锁模时域序列图；

图7为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦功率为180mw时的谐波锁模频谱特性图；

图8为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-泵浦功率图；

图9为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的12阶谐波锁模的频谱特性图一；

图10为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的12阶谐波锁模的频谱特性图二；

图11为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的示意图三；

图12为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的多个高阶谐波锁模示意图；

图13为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在2阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图；

图14为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在5阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图；

图15为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在8阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图；

图16为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在13阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图；

图17为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的光谱图；

图18为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的时域序列图；

图19为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的频谱特性图一；

图20为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的频谱特性图二；

图21为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-谐波锁模脉冲信噪比的示意图；

图22为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-超模抑制比的示意图。

附图标记说明：

11-半导体可饱和吸收镜sesam；

12-光耦合器；

121-第一光耦合器；

122-第二光耦合器；

13-增益光纤；

14-泵浦；

15-波分复用器；

16-高反射光纤光栅；

17-三端口环形器；

18-谐波锁模辅助装置；

181-第三光耦合器；

182-第一偏振控制器；

183-第二偏振控制器；

184-第三偏振控制器；

185-第一保偏光纤；

184-第二保偏光纤。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器是基于半导体可饱和吸收镜sesam11的光纤激光器，半导体可饱和吸收镜(sesam11)将反射镜与可饱和吸收体集成在一起，利用分子束外延技术，直接在半导体反射镜的衬底上生长单层甚至多层的可饱和吸收体。通常使用砷化镓gaas作为衬底，在衬底上交替生长gaas和砷化铝alas。gaas和alas这两种材料的晶格常数非常相近，同时对光能量的吸收较少，进而利用二者的折射率的不同，可以在衬底上外延产生布拉格反射镜。在这个基础上，继续生长单层或者多层的砷化镓铟ingaas即可形成可饱和吸收体。

基于sesam11被动谐波锁模光纤激光器锁模实现谐波锁模的基本原理为：当光脉冲通过半导体可饱和吸收体时，光脉冲的边沿部分由于透过率较低，大部分能量被损耗，相应的脉冲中央部分因为透过率较高，损耗的能力较小。脉冲经过增益介质损耗得到补偿，随着脉冲多次经过半导体可饱和吸收镜，脉冲中央部分与边沿部分的强度相对值越来越大，脉冲不断被窄化，最终实现锁模输出。

图1为现有技术中的被动谐波锁模光纤激光器采用的线性腔示意图，现有技术中的具有线性腔的被动谐波锁模光纤激光器通常由sesam11、光耦合器12、增益光纤13、泵浦14、波分复用器15和高反射光纤光栅16组成；

图2为现有技术中的被动谐波锁模光纤激光器采用的环形腔示意图，现有技术中的具有环形腔的被动谐波锁模光纤激光器通常由sesam11、光耦合器、增益光纤13、泵浦14、波分复用器15和三端口环形器17组成；现有技术中采用线性腔或者环形腔的被动谐波锁模光纤激光器输出的谐波锁模的阶数不高，且输出的谐波锁模稳定性不高。

图3为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的结构示意图一，如图1所示，本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器包括：泵浦14、波分复用器15、增益光纤13、第一光耦合器121、第二光耦合器122、光纤隔离器、三端口环形器17、半导体可饱和吸收镜sesam11和谐波锁模辅助装置18。

其中，泵浦14与波分复用器15的第一端连接，其中，本实施例中的泵浦14可以采用976nm的单模半导体泵浦14，该泵浦14通过980/1060波分复用器15(wdm)耦合进入增益光纤13，该泵浦14源提供的最大功率600mw。波分复用器15的第二端与增益光纤13的第一端连接，本实施例中的增益光纤13可以但不限于为掺镱光纤、掺饵光纤等；增益光纤13的第二端与第一光耦合器121的第一端连接，第一光耦合器121的第二端与第二光耦合器122的第一端连接，第二光耦合器122的第二端用于与光谱仪连接，第二光耦合器122的第二端还用于与电频谱仪和采样示波器连接。本实施例中的光谱仪用于显示输出的谐波的频谱图，采样示波器用于显示输出的谐波的时域序列图，采样示波器电，频谱仪用于显示输出的谐波的频谱特性图。

具体的，第二光耦合器122的第二端与电频谱仪和采样示波器连接时，第二光耦合器122的第二端先与光电转换器连接，该光电转换器可分别与电频谱仪和采样示波器连接。本实施例中可以从频谱图与时域序列图上判断输出的谐波是否处于谐波锁模状态，若处于谐波锁模状态，可在谐波的频谱特性图中采用输出的谐波的信噪比和/或超模抑制比判断该谐波锁模是否处于稳定的状态，具体的，预先可设置有信噪比和/或超模抑制比对应的阈值信噪比和/或阈值超模抑制比来判断该谐波锁模是否处于稳定的状态。

第一光耦合器121的第二端还与光纤隔离器的第一端连接，光纤隔离器的第二端与谐波锁模辅助装置18的第一端连接，谐波锁模辅助装置18的第二端与三端口环形器17的第一端连接，三端口环形器17的第二端与波分复用器15的第一端连接，三端口环形器17的第三端与sesam11连接。

本实施例中的谐波锁模辅助装置18，用于获取高阶谐波，具体的可以获取稳定性高的高阶谐波锁模，具体的，本实施例中的谐波锁模辅助装置18可以但不限于为光子晶体光纤、可调谐滤波装置等。只要能够实现稳定的高阶谐波锁模的输出即可。

本发明提供一种被动谐波锁模光纤激光器，包括：泵浦14、波分复用器15、增益光纤13、第一光耦合器121、第二光耦合器122、光纤隔离器、三端口环形器17、半导体可饱和吸收镜sesam11和谐波锁模辅助装置18；泵浦14与波分复用器15的第一端连接，波分复用器15的第二端与增益光纤13的第一端连接，增益光纤13的第二端与第一光耦合器121的第一端连接，第一光耦合器121的第二端与第二光耦合器122的第一端连接，第二光耦合器122的第二端用于与光谱仪连接，第二光耦合器122的第二端还用于与电频谱仪和采样示波器连接；第一光耦合器121的第二端还与光纤隔离器的第一端连接，光纤隔离器的第二端与谐波锁模辅助装置18的第一端连接，谐波锁模辅助装置18的第二端与三端口环形器17的第一端连接，三端口环形器17的第二端与波分复用器15的第一端连接，三端口环形器17的第三端与sesam11连接；谐波锁模辅助装置18，用于获取高阶谐波锁模。本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器可稳定输出稳定的高阶谐波锁模。

在上述实施例的基础上，下面对被动谐波锁模光纤激光器中的谐波锁模辅助装置18的一种可实现的结构进行详细说明，图4为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的结构示意图二，如图4所示，本实施例中的谐波锁模辅助装置18为光子晶体光纤。

其中，光子晶体光纤的第一端与光纤隔离器的第二端连接，光子晶体光纤的第二端与三端口环形器17的第一端连接。

本实施例中的泵浦14为单模半导体泵浦14，增益光纤13为掺镱光纤，具体的，该掺镱光纤的长度为2.0m，在975nm处吸收系数为250db。本实施例中，采用保偏熔接机对光子晶体光纤与普通单模光纤进行熔接，大大降低了熔接损耗，利用光子晶体光纤中的声光效应与高非线性效应，实现了谐波锁模输出。其中，本实施例中提供的被动谐波锁模光纤激光器整个环形腔的长度为38m。

本实施例中的第一光耦合器121输出第一路谐波和第二路谐波，第一路谐波的信号强度和第二路谐波的信号强度之比为9:1，第一光耦合器121将第一路谐波输入至光纤隔离器，第一光耦合器121将第二路谐波输入至第二光耦合器122，即将谐波强度的10％作为监测输出。其中，第二光耦合器122输出第三路谐波和第四路谐波，第三路谐波的信号强度和第四路谐波的信号强度之比为1:1。具体的，第二光耦合器122将第三路谐波输入至光谱仪，将第四路谐波通过光电转换器输入至电频谱仪与采样示波器。

其中，图5为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦14功率为180mw时的谐波锁模谐波光谱图，图6为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦14功率为180mw时的谐波锁模时域序列图，图7为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器在泵浦14功率为180mw时的谐波锁模频谱特性图，本实施例在谐振腔内加入光子晶体光纤之后，补偿了腔内的正色散，可获取稳定且高阶的谐波锁模。当泵浦14功率增加到180mw，光纤激光器自启动锁模，测得此时的锁模光谱图、时域序列图、频谱特性图分别如图5-图7所示。

如图5锁模光谱图的所示，谐波锁模光谱图的中心波长为1040.4nm，测得3db带宽为11.3nm，表现为传统孤子的光谱图。进一步的，如图6的时域序列图所示，谐波锁模对应的脉冲之间的间隔为194.8ns。该脉冲对应的频谱特性图如图7所示，谐波锁模对应的脉冲的重复频率为5.13mhz，在0-200mhz的扫描范围内，脉冲的超模抑制比大于20db。由此可见，采用光子晶体光纤作为谐波锁模辅助装置18的被动谐波锁模光纤激光器可以实现谐波锁模的输出。

图8为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-泵浦14功率图，如图8所示，增加泵浦14功率，能够观察到谐波锁模现象，并且随着泵浦14功率增加，锁模脉冲的重复频率逐渐增加。换言之，谐波的阶数随着泵浦14功率增加而增加。

具体的，可以看出，随着增加泵浦14功率，可以得到基频到12阶谐波的锁模输出，例如当增加泵浦14功率到200mw，脉冲重复频率为约10.3mhz(2ndhml，2阶)；继续增加泵浦14功率至340mw，脉冲重复频率为25.65mhz(5thhml，5阶)。当增加泵浦14功率至510mw，锁模脉冲的重复频率为61.6mhz(12thhml，12阶)，是在该实验中获得的最高阶的谐波重复频率。

其中，图9为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的12阶谐波锁模的频谱特性图一，图10为本发明提供的一被动谐波锁模光纤激光器的12阶谐波锁模的频谱特性图二，如图9所示，12阶谐波锁模的脉冲信噪比大于40db；如图10所示，超模抑制比大于29.3db。

进一步的，当本实施例中的泵浦14的功率增加到570mw时，该输出的谐波锁模对应的脉冲的重复频率保持不变。

本实施例中提供的被动谐波锁模光纤激光器中的谐波锁模辅助装置18为光子晶体光纤，光子晶体光纤的第一端与光纤隔离器的第二端连接，光子晶体光纤的第二端与三端口环形器17的第一端连接。本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器能够实现最高12阶的谐波锁模，且输出的12阶谐波锁模具有高的稳定性。

下面结合图11对本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器中的谐波锁模辅助装置18的又一种可实现的结构进行详细说明，图11为本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器的示意图三，如图11所示，本实施例提供的谐波锁模光纤激光器中的谐波锁模辅助装置18可以为可调谐滤波装置。

其中，可调谐滤波装置的第一端与光纤隔离器的第二端连接，可调谐滤波装置的第二端与三端口环形器17的第一端连接。本实施例中的增益光纤13为掺镱光纤，具体的，可设置为1.6m。

本实施例中的第一光耦合器121输出第一路谐波和第二路谐波，第一路谐波的信号强度和第二路谐波的信号强度之比为9:1，第一光耦合器121将第一路谐波输入至光纤隔离器，第一光耦合器121将第二路谐波输入至第二光耦合器122，即将谐波强度的10％作为监测输出。其中，第二光耦合器122输出第三路谐波和第四路谐波，第三路谐波的信号强度和第四路谐波的信号强度之比为1:1。具体的，第二光耦合器122将第三路谐波输入至光谱仪，将第四路谐波通过光电转换器输入至电频谱仪与采样示波器。

具体的，可调谐滤波装置包括：第三光耦合器181、偏振控制器和保偏光纤。

其中，第三光耦合器181第一输入端与光纤隔离器的第二端连接，第三光耦合器181第一输出端与偏振控制器的第一端连接，偏振控制器的第二端与保偏光纤的第一端连接，保偏光纤的第二端与第三光耦合器181的第二输入端连接，第三光耦合器181的第二输出端与三端口环形器17的第一端连接。

进一步的，本实施例中的偏振控制器包括：第一子偏振控制器、第二子偏振控制器、第三子偏振控制器，保偏光纤包括：第一子保偏光纤和第二子保偏光纤。

其中，第三光耦合器181第一输入端与光纤隔离器的第二端连接，第三光耦合器181第一输出端与第一子偏振控制器的第一端连接，第一子偏振控制器的第二端与第一子保偏光纤的第一端连接，第一子保偏光纤的第二端与第二子偏振控制器的第一端连接，第二子偏振控制器的第二端与第二子保偏光纤的第一端连接，第二子保偏光纤的第二端与第三子偏振控制器的第一端连接，第三子偏振控制器的第二端与第三光耦合器181的第二输入端连接，第三光耦合器181的第二输出端与三端口环形器17的第一端连接。

本实施例中的两段保偏光纤(pmf)提供了大量的非线性双折射，进而通过调节偏振控制器就可以改变腔内的非线性双折射。也就是说通过调节偏振控制器，就可以很方便的改变可调谐滤波装置的带宽。需要说明的是，实验过程中保持泵浦14功率不变，谐波锁模的实现主要是依赖调节偏振控制器实现调节滤波器带宽。

当环形腔内加入可调谐滤波装置之后，通过调节滤波器，在泵浦14功率为200mw时，光纤激光器可实现自启动锁模。本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器在增加泵浦14功率至240mw时，可调节滤波器内的偏振控制器，测得此时的锁模脉冲的平均输出功率为1.91mw，大大增加了输出的谐波锁模的平均功率，提高了输出的谐波锁模的功率。

本实施例中，继续增加泵浦14功率至350mw，观察到了多脉冲的现象。通过增加泵浦14功率与可调谐滤波装置，多脉冲现象逐渐演变为谐波锁模现象。在泵浦14功率为400mw时，可以观察到最高12阶的谐波锁模的输出。同时发现在泵浦14功率不变的情况下，通过调节可调谐滤波装置的带宽，可以实现谐波锁模阶数之间的灵活切换。进一步的，在泵浦14功率增加到450mw时，通过可调谐滤波装置的带宽可以观察到谐波基频到17阶谐波锁模输出的转换。

具体的，图12为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的多个高阶谐波锁模示意图，图12中分别示出了采用本实施例中提供的被动谐波锁模光纤激光器获取的重复频率19.7mhz(2ndhml，2阶)、49.4mhz(5thhml，5阶)、78.9mhz(8thhml，8阶)、108.6mhz(11thhml，11阶)、148.1mhz(15thhml，2阶)分别对应的时域序列图。

进一步的，图13为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在2阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图，图14为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在5阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图，图15为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在8阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图，图16为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在13阶谐波锁模的光谱图，以及，可调谐滤波装置的传输谱图，如图13-图16所示，观察到可调谐滤波装置的带宽越小，对应的谐波锁模的重复频率越高。

本实施例中采用自制的光源测试了在谐波锁模的阶数分别为2阶、5阶、8阶、13阶时的可调谐滤波装置的传输谱，具体可分别如图13-图16所示。具体的，在谐波锁模的阶数分别为2阶、5阶、8阶、13阶时的可调谐滤波装置的带宽分别是7.16nm、3.98nm、3.14nm和2.81nm。不同的谐波锁模对应的锁模光谱的中心波长略有不同，如图13-图16所示，在该可调谐滤波装置的带宽的示意图中分别插入了对应阶数的谐波锁模的光谱图。

具体的，在谐波锁模的阶数分别为2阶、5阶、8阶、13阶时的锁模光谱的带宽分别为5.68nm、2.74nm、2.34nm、2.14nm。其中可以确定，在谐波锁模的阶数相同时，谐波锁模的光谱带宽小于可调谐滤波装置的带宽，可以起到频谱滤波作用，同时可以观察到高的重复频率对应着较窄的锁模光谱。

进一步的，在本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器中，在在泵浦14功率增加到450mw时，通过可调谐滤波装置的带宽可以观察到17阶谐波锁模输出，该谐波锁模对应的脉冲的重复频率为167.8mhz。在已报道的全正色散腔的被动谐波耗散孤子锁模掺镱光纤激光器中，167.8mhz是耗散孤子锁模的最高的脉冲重复频率。

图17为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的光谱图，图18为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的时域序列图，图19为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的频谱特性图一，图20为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器在17阶谐波锁模的频谱特性图二。

如图17所示，锁模脉冲的光谱图显示的谐波光谱为类似矩形的，光谱边缘陡峭，具有耗散孤子锁模脉冲的光谱的典型特征。谐波锁模对应的脉冲的中心波长为1043.8nm，20db的带宽为2.7nm。如图18所示，谐波锁模对应的脉冲的时域脉冲序列图中显示的脉冲的包络带有幅度调制效应。如图19所示，在频谱仪扫描带宽为400mhz，扫描精度为1khz时，测得谐波锁模对应的脉冲的超模抑制比大于38db；如图20所示，在频谱仪的扫描带宽为2mhz，扫描精度为10hz时，测得谐波锁模对应的脉冲的信噪比约为68db。由此可得，当谐波锁模对应的脉冲重复频率为167.8mhz时，本发明提供的被动谐波锁模光纤激光器处于稳定的锁模状态。

进一步的，图21-图22分别对本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器输出的谐波锁模对应的谐波锁模脉冲信噪比、超模抑制比进行了展示。图21为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-谐波锁模脉冲信噪比的示意图，图22为本发明提供的又一被动谐波锁模光纤激光器的谐波锁模阶数-超模抑制比的示意图。

具体的，谐波锁模对应的脉冲的信噪比与超模抑制比，是衡量谐波锁模的一个重要性能指标。

图21-图22分别对本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器输出的谐波锁模对应的脉冲的基频到17阶谐波的信噪比与超模抑制比。在图21中可以得到，从基频到17阶谐波的谐波锁模对应的脉冲的信噪比都大于65db；在图22中可以得到，从基频到17阶谐波的谐波锁模对应的脉冲超模抑制比大于35db，该结果进一步证实了本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器可以工作在较高阶数的稳定锁模状态。

除此之外，在本实施例提供的被动谐波锁模光纤激光器能够实现谐波锁模对应的脉冲的基频到17阶谐波之外，还观察到了梯形的谐波锁模光谱图。具体的，在泵浦14功率为350mw时，通过可调谐滤波装置的带宽，可观察到谐波锁模的梯形谐波锁模光谱。示例性的，通过可调谐滤波装置的带宽，具体的，通过调节可调谐滤波装置中的偏振控制器，输出的梯形谐波锁模光谱的中心波长从1031.0nm到1071.9nm可调，可调谐范围为40.9nm。

本实施例中，谐波锁模辅助装置18为可调谐滤波装置，可调谐滤波装置包括：第三光耦合器181、偏振控制器和保偏光纤，偏振控制器包括：第一子偏振控制器、第二子偏振控制器、第三子偏振控制器，保偏光纤包括：第一子保偏光纤和第二子保偏光纤。本实施例中提供的被动谐波锁模光纤激光器能够实现输出稳定最高阶次为17阶的谐波锁模，且在保持泵浦14功率不改变的前提下，通过调节可调谐滤波装置的带宽，被动谐波锁模光纤激光器能够实现基频到17阶耗散孤子谐波锁模的灵活切换。进一步的，除了耗散孤子的矩形光谱外，通过可调谐滤波装置中的偏振控制器，可以实现锁模光谱在矩形光谱与梯形光谱之间的相互切换。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。