一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器的制作方法

[技术领域]

本发明涉及一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器。

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背景技术：
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近些年受一些例如光谱学，非线性光学成像及其它科研领域的驱动，超快激光的需求愈发扩大。尤其是近些年迅猛增长的工业高端微加工市场对高端皮秒和飞秒激光器的需求持续增长。然而以工业为代表的这些领域对超快激光器在不同环境下，运转的稳定性提出了更高的要求，而工业级超快激光器尤其是种子源的稳定性和可靠性始终没有得到很好的解决。利用光纤技术取代固体的种子源技术本身就有诸多的优点，在光纤技术中利用全保偏光纤的激光器更是被认为是能够抵抗环境变换的有效方法。

目前常用的技术是利用可饱和吸收体锁模技术来制作全保偏光纤激光器。然而诸如半导体可饱和吸收体(sesam)，碳纳米管可饱和吸收体，石墨烯可饱和吸收体等可饱和吸收元件都存在低损伤阈值，且随着时间衰减的缺点，这些弱点限制了其走出实验室，走向更广阔的工业市场。另一方面，利用非线性旋转偏振效应(npe)的光纤激光技术，又无法完全利用全保偏的系统，没有了保偏光纤的应用，npe技术很容易受到环境干扰。

因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

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技术实现要素：
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本发明克服了上述技术的不足，提供了一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，其在光路中集成了相位偏置技术，降低了该类激光器启动的困难，得到更低的锁模启动阈值，改善了该类激光器的自启动困难问题。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，包括有第一泵浦源1、第一波分复用准直器2、第一二分之一波片3、分束器4、第一反射镜5、偏振分束立方6、法拉第旋转镜7、法拉第旋转镜7上的八分之一波片8、第二反射镜9、光栅对(10)、第二二分之一波片11、第二波分复用准直器12、第二泵浦源13、以及光纤14；所述第一泵浦源1输出端与所述第一波分复用准直器2的波分复用输入端相连，所述第二泵浦源13输出端与所述第二波分复用准直器12的波分复用输入端相连；所述第一反射镜5、分束器4、偏振分束立方6、法拉第旋转镜7、八分之一波片8、以及第二反射镜9依次直线排列；所述第一波分复用准直器2的准直出射端与所述分束器4之间设有所述第一二分之一波片3，所述分束器4远离所述第一二分之一波片3的一端作为光纤激光器的脉冲激光出射端；所述第二波分复用准直器12的准直出射端与所述偏振分束立方6之间设有所述第二二分之一波片11；所述第一波分复用准直器2的尾纤与所述第二波分复用准直器12的尾纤之间通过光纤14连接，其中，所述第一波分复用准直器12的尾纤、第二波分复用准直器12的尾纤、以及光纤14中至少有一个是采用保偏增益光纤；所述光纤激光器的光路上还设有用于带宽限制的带宽限制元件。

如上所述的一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，所述带宽限制元件为设置在所述偏振分束立方6与所述第二二分之一波片11之间的光栅对10或设置在所述第一反射镜5与所述分束器4之间的带通滤波片15。

如上所述的一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，所述分束器4为分束片或分束立方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本案光纤激光器采用紧凑型分立光学元件封装，减少了元件的个数，提高了整体的稳定性和可靠性，有利于提高重频；在光路中集成了相位偏置技术，降低了该类激光器启动的困难，得到更低的锁模启动阈值，改善了该类激光器的自启动困难问题；而利用光纤波分复用准直器取代常规的光纤波分复用器和光纤准直器，有利于提高耦合功率以及效率，也有效地提高了锁模激光器的重频；而利用法拉第旋转镜代替常规的光纤式隔离器，有利于缩短光纤激光器中光纤的长度，并简化激光器结构，将激光器的分立元件降低至最少。

[附图说明]

图1是本案的实施例1结构示图。

图2是本案的实施例2结构示图。

[具体实施方式]

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1或图2所示，一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，包括有第一泵浦源1、第一波分复用准直器2、第一二分之一波片3、分束器4、第一反射镜5、偏振分束立方6、法拉第旋转镜7、法拉第旋转镜7上的八分之一波片8、第二反射镜9、光栅对(10)、第二二分之一波片11、第二波分复用准直器12、第二泵浦源13、以及光纤14；所述第一泵浦源1输出端与所述第一波分复用准直器2的波分复用输入端相连，所述第二泵浦源13输出端与所述第二波分复用准直器12的波分复用输入端相连；所述第一反射镜5、分束器4、偏振分束立方6、法拉第旋转镜7、八分之一波片8、以及第二反射镜9依次直线排列；所述第一波分复用准直器2的准直出射端与所述分束器4之间设有所述第一二分之一波片3，所述分束器4远离所述第一二分之一波片3的一端作为光纤激光器的脉冲激光出射端；所述第二波分复用准直器12的准直出射端与所述偏振分束立方6之间设有所述第二二分之一波片11；所述第一波分复用准直器2的尾纤与所述第二波分复用准直器12的尾纤之间通过光纤14连接，其中，所述第一波分复用准直器12的尾纤、第二波分复用准直器12的尾纤、以及光纤14中至少有一个是采用保偏增益光纤；所述光纤激光器的光路上还设有用于带宽限制的带宽限制元件，具体实施时，如图1所示，所述带宽限制元件为设置在所述偏振分束立方6与所述第二二分之一波片11之间的光栅对10，或如图2所示，所述带宽限制元件为设置在所述第一反射镜5与所述分束器4之间的带通滤波片15。

如上所述，具体实施时，所述分束器4为分束片或分束立方。

如上所述，本案的工作原理及过程如下：

工作时，所述第一泵浦源1通过第一波分复用准直器2和第二泵浦源13通过第二波分复用准直器12将泵浦光耦合到腔内，通过提高泵浦功率到光纤激光器的阈值之上，使激光器发生振荡；通过第一二分之一波片3将第一波分复用准直器2输出的偏振态与偏振分束立方6的透射方向一致；通过第二二分之一波片11将第二波分复用准直器12输出的偏振态与偏振分束立方6的90度反射方向一致。本案光纤激光器从分束器4的一端输出超短脉冲激光。

如上所述，光在腔内发生相位偏置,从第一反射镜5反射回来的p偏振光，经过分束器4后分成两束。

光束一从分束器4反射，经过第一二分之一波片3将光调整到第一波分复用准直器2的慢轴，经过第一波分复用准直器2尾纤、光纤14到达第二波分复用准直器12尾纤，由第二波分复用准直器12输出到空间，该空间光经过第二二分之一波片11调整为s光后经偏振分束立方6反射进入法拉第旋转镜7，顺时针旋转45度后，进入八分之一波片8的慢轴，后经过第二反射镜9反射再次进入八分之一波片8的慢轴，并顺时针旋转45度后变成p光直接出射偏振分束立方6，再次进入分束器4。

光束二p偏振直接穿过分束器4和偏振分束立方6，经由法拉第旋转镜7旋转45度后进入八分之一波片8的快轴，后经过第二反射镜9反射后再次经过八分之一波片8的快轴；并且经过法拉第旋转镜7顺时针旋转45度后，变为s偏振，s偏振光经过第二二分之一波片11后旋转到第二波分复用准直器12的慢轴，并经过光纤14后进入第一波分复用准直器2的尾纤，第一波分复用准直器2慢轴输出的偏振光经由第一二分之一波片3旋转成p光并在此进入分束器4。

扣除半波损失，光束一和光束二在经过非对称的sagnac环后，发生了pi的相位差，这就大大减小了锁模启动的难度，结合光束一和光束二由于非线性放大环路反射镜效应产生的非线性相移锁模，这大大降低了锁模启动的阈值，提高了重频，同时提高了整体的稳定性和可靠性，其具有突出的实质性特点和显著的进步。

如上所述，本案保护的是一种高重复频率的紧凑型工业级锁模光纤激光器，一切与本案结构相同或相近的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。