一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器，属于激光技术、光纤光学及非线性光学领域。本发明主要包括泵浦源、光纤合束器、波分复用器、第一增益光纤、第二增益光纤、可饱和吸收体、反射型光纤布拉格光栅、光隔离器、环形器、全反镜、分束器和滤波器，采用线性腔结构或者环形腔结构；相对于半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模、非线性偏振旋转（NPR、NPE）锁模技术，利用双谐振腔及可饱和吸收体直接输出激光锁模脉冲，设计简单、结构紧凑、节约成本、能有效提高系统输出的稳定性。
【专利说明】一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，属于激光技术、光纤光学及非线性光学领域。
【背景技术】
[0002]光纤激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、输出光束质量好等优点，近年来得到了迅猛发展。超短脉冲光纤激光器以其优良的光束质量、无可比拟的散热特性、高效的电光转换效率、紧凑的装置结构、稳定的激光性能以及较低的维修操作费用而逐步在材料加工、激光医疗、工业制造、国防军事以及科学研究等领域获得越来越多的用户青睐与市场份额，并进一步成为各研究机构研究与开发的热点。
[0003]在目前锁模光纤激光器的研究中，获得锁模脉冲的方法主要有主动锁模和被动锁模技术。主动锁模需要使用外加调制器的控制，会使光路设计更为复杂，成本更高，不利于产业化发展。被动锁模不需要引入外部信号来产生脉冲，通常是将一个可饱和吸收体放置在激光腔内，利用其快速可饱和吸收特性引发光波的自调制，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体时损耗小，透过率高；光强较弱的部分通过可饱和吸收体时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出。
[0004]目前最常用的可饱和吸收体为半导体可饱和吸收镜(SESAM)，但SESAM国内无法生产只能依赖进口，限制了光纤锁模激光器生产成本的降低。随着新型材料的发展，石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管(SWNT)、拓扑绝缘体均表现出了很好的可饱和吸收特性，使用新型材料作为可饱和吸收体的锁模光纤激光器，可摆脱国内超短脉冲光纤激光器产业中对国外进口 SESAM的依赖，打破技术封锁，令产品拥有更好的推广前景，增强了其行业竞争力。
【发明内容】
[0005]为了解决主动锁模光纤激光器中系统复杂、成本高、抗干扰能力差；同时半导体可饱和吸收镜(SESAM)制作工艺难、生产成本高等问题，本发明的目的在于基于双谐振腔结构，利用新型材料可饱和吸收体实现被动锁模，全光纤化设计无需额外调制器件，大大降低谐振腔损耗，实现高度集成的稳定激光系统。
[0006]为实现上述目的，本发明米用如下技术方案为一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器，该激光器包括泵浦及相关装置、激光谐振腔、增益光纤、可饱和吸收器件、激光输出装置和其它辅助装置。
[0007]泵浦及相关装置包括泵浦源、光纤合束器或波分复用器；激光谐振腔包括反射型光纤布拉格光栅包括第一反射型光纤布拉格光栅、第二反射型光纤布拉格光栅、第三反射型光纤布拉格光栅、第四反射型光纤布拉格光栅或全反镜。
[0008]增益光纤包括第一增益光纤、第二增益光纤；其中，第一增益光纤置于谐振腔II内，第二增益光纤置于谐振腔II外谐振腔I内；可饱和吸收元件包括可饱和吸收体；激光输出装置包括光隔离器、环形器或分束器；其它辅助装置包括滤波器。[0009]激光谐振腔可以为线形或者环形结构；整个激光器的谐振腔分为谐振腔I和谐振腔II两部分，其中谐振腔I为激光器的外腔，谐振腔II为激光器的内腔；谐振腔I由线形谐振腔或者环形谐振腔组成；谐振腔II由线性谐振腔组成；谐振腔I与谐振腔II的各对反射型光纤布拉格光栅间置有增益光纤；其中，可饱和吸收体置于谐振腔II中，它具有快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体时损耗小透过率高，光强较弱的部分通过可饱和吸收体时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出；泵浦光首先射入谐振腔I的增益光纤中产生连续激光，随后产生的激光进入谐振腔II中泵浦谐振腔II的增益光纤，并通过可饱和吸元件的可保和吸收作用产生脉冲激光，之后此脉冲激光再次进入谐振腔I中得到进一步放大，最终通过激光输出装置输出高功率脉冲激光。
[0010]当为线性谐振腔结构时，第一反射型光纤布拉格光栅与第二反射型光纤布拉格光栅构成谐振腔II，谐振腔II中包含第一增益光纤和可饱和吸收元件；第三反射型光纤布拉格光栅与第四反射型光纤布拉格光栅构成谐振腔I，谐振腔II外谐振腔I内包含第二增益光纤；或者，装置内组成谐振腔I的第三反射型光纤布拉格光栅或第四反射型光纤布拉格光栅的任意一个可以由全反镜代替构成谐振腔I，另外第一反射型光纤布拉格光栅与第三反射型光纤布拉格光栅还可以同时由全反镜12代替构成谐振腔I和谐振腔II。
[0011]当为环形谐振腔结构时，由第二增益光纤、第三反射型布拉格光纤光栅以及环形器组成环形腔，即谐振腔I ;第一反射型光纤布拉格光栅与第二反射型光纤布拉格光栅构成谐振腔II，谐振腔II中包含第一增益光纤和可饱和吸收元件。
[0012]泵浦源产生泵浦光，通过光纤合束器或者波分复用器耦合进入谐振腔I中，在第二增益光纤4的作用下产生连续激光；之后谐振腔I产生的连续激光进入谐振腔II中泵浦第一增益光纤，并受到谐振腔II中可保和吸收元件的作用产生脉冲激光，之后谐振腔II产生的脉冲激光再次进入谐振腔I中得到的放大，最终通过激光输出装置实现高功率脉冲激光输出。
[0013]所述的反射型光纤布拉格光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，其反射率及反射波长可按需要定制。所述的第一反射型光纤布拉格光栅与第二反射型光纤布拉格光栅米用同一波长参数，反射率可以不同；第三反射型光纤布拉格光栅与第四反射型光纤布拉格光栅米用同一波长参数，反射率可以不同；所述光纤合束器还可以换成波分复用器；所述第一反射型光纤布拉格光栅与第三反射型光纤布拉格光栅还可以换成全反镜，第一反射型光纤布拉格光栅、第二反射型光纤布拉格光栅、第三反射型光纤布拉格光栅、第四反射型光纤布拉格光栅和全反镜的反射率为R，其中0〈R〈1。
[0014]所述环形谐振腔结构中第二增益光纤还可以设置在环形器的公共端与第三光纤布拉格光栅之间；所述第二增益光纤还可以设置在环形器的入射端与第二光纤布拉格光栅之间；所述的第二增益光纤还可以设置在环形器的出射端与分复用器的公共端之间；所述波分复用器还可以换成光纤合束器。
[0015]所述环形谐振腔结构中光隔离器还可放入第一反射型光纤布拉格光栅及第二增益光纤之间，并在光隔离器后加入分束器，同时所述环形器、第三反射型光纤布拉格光栅可替换为滤波器。[0016]所述泵浦源是半导体激光器、固体激光器、气体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，输出泵浦光的中心波长的范围为:700nm-2000nm。
[0017]所述第一增益光纤和第二增益光纤是掺有稀土元素的光纤或光子晶体光纤，其中掺杂的稀土元素是镱(Yb)、铒(Er)、钦(Ho)、铥(Tm)、钐(Sm)、铋(Bi)中的一种或几种。
[0018]所述可饱和吸收体是石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体中的一种。
[0019]所述泵浦方式是纤芯单端泵浦、纤芯双端泵浦、包层单端泵浦或包层双端泵浦。
[0020]所述光纤合束器是偏振光合束器或非偏振光合束器中的一种。
[0021]所述的光纤分束器的分束比在O到I之间。
[0022]所述的滤波器是熔锥光纤滤波器、Fabry-Perot滤波器、多层介质膜滤波器、马赫-曾德干涉滤波器、体光栅滤波器、阵列波导光栅滤波器(AWG)、光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器中的一种。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0024]1、本发明利用增益光纤及可饱和吸收体结合双谐振腔结构产生激光超短脉冲，不需要外界附加的调制源，全光纤设计。
[0025]2、本发明采用石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体中的一种作为可饱和吸收体，其快速可饱和吸收特性，可产生超短脉冲输出。
[0026]3、本发明设计简单、结构紧凑，同时可以输出稳定性高、脉冲能量大的超短脉冲激光，易于实现产业化。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器基本原理图。
[0028]图2为谐振腔为线形结构时的示意图。
[0029]图3为全反镜代替反射型光纤布拉格光栅时的示意图。
[0030]图4为谐振腔为环形结构时的示意图。
[0031]图5为实施例1全光纤锁模脉冲激光器工作示意图。
[0032]图6为实施例2全光纤锁模脉冲激光器工作示意图。
[0033]图7为实施例3全光纤锁模脉冲激光器工作示意图。
[0034]图中:1、泵浦源，2、光纤合束器，3、第一增益光纤，4、第二增益光纤，5、可饱和吸收体，6、第一反射型光纤布拉格光栅,7、第二反射型光纤布拉格光栅,8、第三反射型光纤布拉格光栅，9、第四反射型光纤布拉格光栅，10、光隔离器，11、环形器，12、全反镜，13、分束器，14、滤波器，15、波分复用器。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0036]如图1-4所示，一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，该激光器包括泵浦及相关装置、激光谐振腔、增益光纤、可饱和吸收元件、激光输出装置和其它辅助装置。
[0037]激光谐振腔可以为线形或者环形结构；整个激光器的谐振腔分为谐振腔I和谐振腔II两部分，其中谐振腔I为激光器的外腔，谐振腔II为激光器的内腔；谐振腔I由线形谐振腔或者环形谐振腔组成；谐振腔II由线性谐振腔组成；谐振腔I与谐振腔II的各对反射型光纤布拉格光栅间置有增益光纤；其中，可饱和吸收元件置于谐振腔II中，它具有快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体时损耗小透过率高，光强较弱的部分通过可饱和吸收体时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出；泵浦光首先射入谐振腔I的增益光纤中，产生的激光进入谐振腔II中，谐振腔I产生的激光泵浦谐振腔II的增益光纤，并通过可饱和吸收元件的可保和吸收作用产生脉冲激光，之后此脉冲激光再次进入谐振腔I中得到放大，最终通过激光输出装置输出高功率脉冲激光。
[0038]泵浦及相关装置包括泵浦源1、光纤合束器2或波分复用器15 ;激光谐振腔包括反射型光纤布拉格光栅包括第一反射型光纤布拉格光栅6、第二反射型光纤布拉格光栅7、第三反射型光纤布拉格光栅8、第四反射型光纤布拉格光栅9或全反镜12。
[0039]增益光纤包括第一增益光纤3、第二增益光纤4 ;其中，第一增益光纤置于谐振腔II内，第二增益光纤4置于谐振腔II外谐振腔I内；可饱和吸收元件包括可饱和吸收体5 ；激光输出装置包括光隔离器10、环形器11或分束器13 ;其它辅助装置包括滤波器14。
[0040]当为线性谐振腔结构时，第一反射型光纤布拉格光栅6与第二反射型光纤布拉格光栅7构成谐振腔II ;谐振腔II中包含第一增益光纤3及可饱和吸收体5 ;第三反射型光纤布拉格光栅8与第四反射型光纤布拉格光栅9构成谐振腔I ;谐振腔II外与谐振腔I内包含第二增益光纤4 ;装置内组成谐振腔I的第三反射型光纤布拉格光栅7或第四反射型光纤布拉格光栅8的任意一个可以由全反镜12代替构成谐振腔I。另外第一反射型光纤布拉格光栅6与第三反射型光纤布拉格光栅8可以同时由全反镜12代替构成谐振腔I和谐振腔II。
[0041]当为环形谐振腔结构时，第二增益光纤4、第三反射型布拉格光纤光栅8以及环形器11或组成环形腔，即谐振腔I ;第一反射型光纤布拉格光栅6与第二反射型光纤布拉格光栅7构成谐振腔II，谐振腔II中包含第一增益光纤3及可饱和吸收体5。
[0042]泵浦源I产生泵浦光，通过光纤合束器2或者波分复用器15耦合进入谐振腔I中，在第二增益光纤4的作用下产生连续激光；之后谐振腔I产生的连续激光再进入谐振腔II中泵浦第一增益光纤3，并受到谐振腔II中可保和吸收体5的作用产生脉冲激光，之后谐振腔II产生的脉冲激光再次进入谐振腔I，在谐振腔I中得到的放大，最终通过激光输出装置实现高功率脉冲激光输出。
[0043]所述的反射型光纤布拉格光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，其反射率及反射波长可按需要定制。所述的第一反射型光纤布拉格光栅6与第二反射型光纤布拉格光栅7米用同一波长参数,反射率可以不同；第三反射型光纤布拉格光栅8与第四反射型光纤布拉格光栅9米用同一波长参数,反射率可以不同；
[0044]所述光纤合束器2还可以换成波分复用器15 ;所述第一反射型光纤布拉格光栅6与第三反射型光纤布拉格光栅8还可以换成全反镜12,第一反射型光纤布拉格光栅6、第二反射型光纤布拉格光栅7、第三反射型光纤布拉格光栅8、第四反射型光纤布拉格光栅9和全反镜12的反射率为R，其中0〈R〈1。
[0045]所述环形谐振腔结构中第二增益光纤4还可以设置在环形器11的公共端与第三光纤布拉格光栅8之间；所述第二增益光纤4还可以设置在环形器11的入射端与第二光纤布拉格光栅7之间；所述的第二增益光纤4还可以设置在环形器11的出射端与分复用器15的公共端之间；所述波分复用器15还可以换成光纤合束器2。
[0046]所述环形谐振腔结构中光隔离器10还可放入第一反射型光纤布拉格光栅6及第二增益光纤4之间，并在光隔离器10后加入分束器13，同时所述环形器11、第三反射型光纤布拉格光栅8可替换为滤波器14。
[0047]所述泵浦源I是半导体激光器、固体激光器、气体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，输出泵浦光的中心波长的范围为:700nm-2000nm。
[0048]所述第一增益光纤3和第二增益光纤4是掺有稀土元素的光纤或光子晶体光纤，其中掺杂的稀土元素是镱(Yb)、铒(Er)、钦(Ho)、钱(Tm)、钐(Sm)、秘(Bi)中的一种或几种。
[0049]所述可饱和吸收体5是石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体中的一种。
[0050]所述泵浦方式是纤芯单端泵浦、纤芯双端泵浦、包层单端泵浦或包层双端泵浦。
[0051]所述光纤合束器2是偏振光合束器或非偏振光合束器中的一种。
[0052]所述光纤分束器13的分束比在O到I之间。。
[0053]所述滤波器14是熔锥光纤滤波器、Fabry-Perot滤波器、多层介质膜滤波器、马赫-曾德干涉滤波器、体光栅滤波器、阵列波导光栅滤波器(AWG)、光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器中的一种。
[0054]实施例1
[0055]如图5所示，图中泵浦源I为可选用中心波长为976nm的半导体激光二极管；光纤合束器2为可选用(2+1)Χ I泵浦信号合束器,如6/125型或20/125型；3、4是掺稀土光纤，可选用美国Nufern公司生产的高性能掺镱光纤；5是可饱和吸收体,可选用石墨烯、碳纳米管或拓扑绝缘体；第一反射型光纤布拉格光栅6、第二反射型光纤布拉格光栅7、第三反射型光纤布拉格光栅8、第四反射型光纤布拉格光栅9可选全反型或部分反射型光栅,反射率为R，其中0〈R〈1 ;光隔离器10可选偏振无关光隔离器。
[0056]泵浦光通过光纤合束器2的泵浦端进入到第二增益光纤4，然后到达第四反射型光纤布拉格光栅9,其反射率为R (0〈R〈1),该中心波长处的光会被反射回去,反射光依次经第二增益光纤4、光纤合束器2、第二反射型光纤布拉格光栅7、第一增益光纤3后到达可饱和吸收体5，其快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体时损耗小，透过率高；光强较弱的部分通过可饱和吸收体时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出，脉冲激光经可饱和吸收体5之后依次到达第一反射型光纤布拉格光栅6和第三反射型光纤布拉格光栅8,在第一反射型光纤布拉格光栅6和第二反射型光纤布拉格光栅7之间构成谐振腔II，在第三反射型光纤布拉格光栅8和第四反射型光纤布拉格光栅9之间构成谐振腔I，双谐振腔结构可令激光器运行更稳定、产生的能量更大，在满足激光振荡的条件下生产的激光经过第三反射型光纤布拉格光栅8后从光隔离器10输出。
[0057]实施例2
[0058]如图6所示，图中泵浦源I为可选用中心波长为976nm的半导体激光二极管；光纤合束器2为可选用(2+1)Χ I泵浦信号合束器,如6/125型或20/125型；3、4是掺稀土光纤，可选用美国Nufern公司生产的高性能掺镱光纤；5是可饱和吸收体,可选用石墨烯、碳纳米管或拓扑绝缘体；第一反射型光纤布拉格光栅6、第二反射型光纤布拉格光栅7、第三反射型光纤布拉格光栅8可选全反型或部分反射型光栅，反射率为R，其中0〈R〈1 ;光隔离器10可选偏振无关光隔离器；用全反镜12代替第四反射型光纤布拉格光栅9。
[0059]泵浦光通过光纤合束器2的泵浦端进入到第二增益光纤4，然后到达全反镜12，其反射率为R (0〈R〈1)，被反射的光依次经第二增益光纤4、光纤合束器2、第二反射型光纤布拉格光栅7、第一增益光纤3后到达可饱和吸收体5，其快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体时损耗小，透过率高；光强较弱的部分通过可饱和吸收体时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出，脉冲激光经可饱和吸收体5之后依次到达第一反射型光纤布拉格光栅6和第三反射型光纤布拉格光栅8,在第一反射型光纤布拉格光栅6和第二反射型光纤布拉格光栅7之间构成谐振腔II，在第三反射型光纤布拉格光栅8和全反镜12之间构成谐振腔I，双谐振腔结构可令激光器运行更稳定、产生的能量更大，在满足激光振荡的条件下生产的激光经过第三反射型光纤布拉格光栅8后从光隔离器10输出。
[0060]实施例3
[0061 ] 如图7所示，泵浦源I选用中心波长为976nm的半导体激光二极管；波分复用器15选用980/1060nm单模波分复用器；第一增益光纤3、第二增益光纤4是掺稀土光纤,可选用美国Nufern公司生产的高性能掺镱光纤；可饱和吸收体5可选用石墨烯、碳纳米管或拓扑绝缘体；第一反射型光纤布拉格光栅6、第二反射型光纤布拉格光栅7可选全反型或部分反射型光栅，其反射率为R (0〈R〈1) ；10是光隔离器，可选偏振无关光隔离器；分束器13可选用90:10光纤分束器；光纤滤波器14可选Ium波段窄带滤波器。
[0062] 泵浦光通过波分复用器15的980nm端，进入到第二增益光纤4，经滤波器14选择波长后到达分束器13，10%输出腔外，90%回到腔内，通过第二反射型光纤布拉格光栅7和第一增益光纤3后达到可饱和吸收体5，其快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收体5时损耗小，透过率高；光强较弱的部分通过可饱和吸收体5时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出，脉冲激光经可饱和吸收体5之后到达反射型光纤布拉格光栅6,在反射型光纤布拉格光栅6和反射型光纤布拉格光栅7之间构成谐振腔II，之后连接光隔离器10，光隔离器10另一端连接波分复用器15的1060nm端形成环形腔，此环形腔为谐振腔I，在满足激光振荡的条件下生产的激光经过分束器13后输出。
【权利要求】
1.一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:该激光器包括泵浦及相关装置、激光谐振腔、增益光纤、可饱和吸收元件、激光输出装置和其它辅助装置； 激光谐振腔可以为线形或者环形结构；整个激光器的谐振腔分为谐振腔I和谐振腔II两部分，其中谐振腔I为激光器的外腔，谐振腔II为激光器的内腔；谐振腔I由线形谐振腔或者环形谐振腔组成；谐振腔II由线性谐振腔组成；谐振腔I与谐振腔II的各对反射型光纤布拉格光栅间置有增益光纤；其中，可饱和吸收体置于谐振腔II中，它具有快速可饱和吸收特性，即透过率随光强的增加而增加的特性，光强较强的部分通过可饱和吸收元件时损耗小透过率高，光强较弱的部分通过可饱和吸收元件时损耗大，透过率低，从而产生脉冲输出；泵浦光首先射入谐振腔I的增益光纤中连续激光，随后产生的激光进入谐振腔II中泵浦谐振腔II的增益光纤，并通过可饱和吸收元件的可保和吸收作用产生脉冲激光，之后此激光进入谐振腔I中得到放大，最终通过激光输出装置输出高功率脉冲激光； 泵浦及相关装置包括泵浦源(I)、光纤合束器(2)或波分复用器(15);激光谐振腔包括反射型光纤布拉格光栅包括第一反射型光纤布拉格光栅(6)、第二反射型光纤布拉格光栅(7)、第三反射型光纤布拉格光栅(8)、第四反射型光纤布拉格光栅(9)或全反镜(12)； 增益光纤包括第一增益光纤(3)、第二增益光纤(4);其中，第一增益光纤(3)置于谐振腔II内，第二增益光纤(4)置于谐振腔II外谐振腔I内；可饱和吸收元件包括可饱和吸收体(5);激光输出装置包括光隔离器(10)、环形器(11)或分束器(13);其它辅助装置包括滤波器(14); 当为线性谐振腔结构时，第一反射型光纤布拉格光栅(6)、第二反射型光纤布拉格光栅(7)构成谐振腔II，谐振腔II中包含第一增益光纤(3)和可饱和吸收体(5);第三反射型光纤布拉格光栅(8)、第四反射型光纤布拉格光栅(9)构成谐振腔I，谐振腔II外谐振腔I内包含第二增益光纤(4);或者，装置内组成谐振腔I的第三反射型光纤布拉格光栅(8)、第四反射型光纤布拉格光栅(9)的任意一个可以由全反镜(12)代替构成谐振腔I ; 当为环形谐振腔结构时，第二增益光纤(4)、第三反射型布拉格光纤光栅(8)以及环形器11或组成环形腔，即谐振腔I ;第一反射型光纤布拉格光栅(6)与第二反射型光纤布拉格光栅(7)构成谐振腔II，谐振腔II中包含第一增益光纤(3)和可饱和吸收体(5); 泵浦源(I)产生泵浦光，通过光纤合束器(2)或者波分复用器(15)耦合进入谐振腔I中，在第二增益光纤(4)的作用下产生连续激光；之后谐振腔I产生的连续激光进入谐振腔II中泵浦第一增益光纤，并受到谐振腔II中可保和吸收元件的作用产生脉冲激光，之后谐振腔II产生的脉冲激光再次进入谐振腔I，经过谐振腔I的放大，最终通过激光输出装置实现高功率脉冲激光输出。
2.根据权利要求1一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述的反射型光纤布拉格光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，其反射率及反射波长可按需要定制。所述的第一反射型光纤布拉格光栅(6)与第二反射型光纤布拉格光栅(7)米用同一波长参数，反射率可以不同；第三反射型光纤布拉格光栅(8 )与第四反射型光纤布拉格光栅(9 )采用同一波长参数，反射率可以不同。
3.根据权利要求1一种双谐振腔全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述线形谐振腔结构中光纤合束器(2)还可以换成波分复用器(15)；所述第一反射型光纤布拉格光栅(6)与第三反射型光纤布拉格光栅(8)还可以换成全反镜(12),第一反射型光纤布拉格光栅(6)、第二反射型光纤布拉格光栅(7)、第三反射型光纤布拉格光栅(8)、第四反射型光纤布拉格光栅(9)和全反镜(12)的反射率为R，其中0〈R〈1。
4.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述环形谐振腔结构中第二增益光纤(4)还可以设置在环形器(11)的公共端与第三光纤布拉格光栅8之间；所述第二增益光纤(4)还可以设置在环形器(11)的入射端与第二光纤布拉格光栅(7)之间；所述的第二增益光纤(4)还可以设置在环形器(11)的出射端与分复用器(15)的公共端之间；所述波分复用器(15)还可以换成光纤合束器(2)。
5.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述环形谐振腔结构中光隔离器(10)还可放入第一反射型光纤布拉格光栅(6)及第二增益光纤(4)之间，并在光隔离器(10)后加入分束器(13)，同时所述环形器(11)、第三反射型光纤布拉格光栅(8)可替换为滤波器(14)。
6.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述泵浦源(I)是半导体激光器、固体激光器、气体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，输出泵浦光的中心波长的范围为:700nm-2000nm。
7.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述第一增益光纤(3)和第二增益光纤(4)是掺有稀土元素的光纤或光子晶体光纤，其中掺杂的稀土元素是镱、铒、钦、铥、钐、铋中的一种或几种。
8.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:所述可饱和吸收体(5)是石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、拓扑绝缘体中的一种或几种。
9.根据权利要求1一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:泵浦方式是纤芯单端泵浦、纤芯双端泵浦、包层单端泵浦或包层双端泵浦。所述光纤合束器(2)是偏振光合束器或非偏振光合束器中的一种。所述的光纤分束器的分束比在O到I之间。
10.根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的全光纤锁模脉冲激光器，其特征在于:滤波器(14)是熔锥光纤滤波器、Fabry-Perot滤波器、多层介质膜滤波器、马赫-曾德干涉滤波器、体光栅滤波器、阵列波导光栅滤波器、光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器中的一种。
【文档编号】H01S3/082GK103701022SQ201310701520
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】王璞, 孙若愚, 金东臣 申请人:北京工业大学