脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器的制作方法

本发明属于激光器，具体涉及脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器。

背景技术：

1、超高重复频率脉冲全光纤激光器因为其吉赫兹、太赫兹的超高重复频率被广泛应用于多光子成像、天文光谱仪、高比特率光通信、光子数模转换、微波的产生以及光时钟等领域，还是获得光频梳的理想泵浦源。在飞秒激光精密微加工领域通过进一步功率放大，并使其工作在burst模式，发挥其高重频的特点，在保证加工质量的同时有效提高烧蚀效率；在精密测量领域，利用其梳齿功率高、梳齿易分辨的特点，提高拍频信噪比以及测量精度；在生物医学方面，高重频激光器往往被应用于双光子生物成像，它相对于共聚焦成像具有对组织损伤更小且穿透更深等优点。高重频激光器还可以作为光频梳的泵浦激光源，从而可以衍生更多相关应用，如基于光频梳秒的新定义、测量光的颜色和频率、化学探测器、激光雷达、光学原子钟等，值得一提的是光学原子钟是迄今为止人类制造最精准的时钟。

2、微纳光纤结型微环因其结构稳定、制作工艺简单、原材料价格便宜而备受人们关注，该光学器件利用耗散四波混频效应最终实现高重复频率脉冲输出，但由于微纳光纤结型微环在半径过小的时，会出现损耗过大，易发生断裂等不稳定因素影响。因此在腔内加入保偏光纤，利用其长度拍长与微环周长之间的关系，从而实现超高重复频率输出。并且调节腔内偏振状态可以实现吉赫兹到太赫兹脉冲重复频率的可调谐性。

3、利用光纤激光器实现高重复频率的研究已有报道，如利用sesam、硅基微环以及谐波锁模的方面实现吉赫兹量级重复频率脉冲等，但sesam到达不了20ghz重复频率以上，硅基微环制备复杂而其价格昂贵，以及与普通光纤或光纤器件连接损耗大；谐波锁模，达不到100ghz以上，并且重复频率不可以精确调节。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，通过将微纳光纤结型微环与保偏光纤相结合，并加入全光纤结构激光器中，改变腔内偏振状态，实现脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹的调谐。

2、本发明所采用的技术方案是，脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，包括泵浦源，泵浦源输出端连接波分复用器一个输入端，波分复用器输出端依次通过单模光纤a连接掺铒光纤、偏振相关隔离器、保偏光纤、三桨式偏振控制器、微纳光纤结型微环、挤压式偏振控制器、光纤耦合器输入端，光纤耦合器一个输出端通过单模光纤b连接波分复用器另一个输入端，光纤耦合器另一个输出端输出吉赫兹或太赫兹重复频率光脉冲。

3、本发明的特点还在于：

4、保偏光纤的长度范围为0.02m～10m。

5、微纳光纤结型微环直径范围为600μm～2mm。

6、微纳光纤结型微环包括单模光纤c打结形成的光纤微环，光纤微环外壁底部连接不锈钢衬底。

7、不锈钢衬底为镜面不锈钢或磨砂面不锈钢。

8、单模光纤a、单模光纤b、单模光纤c的长度范围为5m～100m。

9、掺铒光纤的长度范围为0.6m～2m。

10、三桨式偏振控制器、挤压式偏振控制器均用于实现脉冲重复频率可调谐，调谐范围为20ghz～20thz。

11、保偏光纤的结构为熊猫型保偏光纤。

12、本发明有益效果是：

13、本发明脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，将微纳光纤结型微环与保偏光纤相结合，并加入全光纤结构激光器中，改变腔内偏振状态，最终实现脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹的调谐。本发明的脉冲激光器，具有输出脉冲重复频率高，调谐范围大、调节精度高、制造成本低，功能性好的优点。

技术特征：

1.脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，包括泵浦源(1)，所述泵浦源(1)输出端连接波分复用器(2)一个输入端，所述波分复用器(2)输出端依次通过单模光纤a连接掺铒光纤(3)、偏振相关隔离器(4)、保偏光纤(5)、三桨式偏振控制器(6)、微纳光纤结型微环(7)、挤压式偏振控制器(8)、光纤耦合器(9)输入端，所述光纤耦合器(9)一个输出端通过单模光纤b连接波分复用器(2)另一个输入端，所述光纤耦合器(9)另一个输出端输出吉赫兹或太赫兹重复频率光脉冲。

2.根据权利要求1所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述保偏光纤(5)的长度范围为0.02m～10m。

3.根据权利要求1所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述微纳光纤结型微环(7)直径范围为600μm～2mm。

4.根据权利要求3所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述微纳光纤结型微环(7)包括单模光纤c打结形成的光纤微环，所述光纤微环外壁底部连接不锈钢衬底(10)。

5.根据权利要求4所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述不锈钢衬底(10)为镜面不锈钢或磨砂面不锈钢。

6.根据权利要求4所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述单模光纤a、单模光纤b、单模光纤c的长度范围为5m～100m。

7.根据权利要求1所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述掺铒光纤(3)的长度范围为0.6m～2m。

8.根据权利要求1所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述三桨式偏振控制器(6)、挤压式偏振控制器(8)均用于实现脉冲重复频率可调谐，调谐范围为20ghz～20thz。

9.根据权利要求1所述脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，其特征在于，所述保偏光纤(5)的结构为熊猫型保偏光纤。

技术总结
本发明公开了脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹可调谐的全光纤环形腔脉冲激光器，包括泵浦源，泵浦源输出端连接波分复用器一个输入端，波分复用器输出端依次通过单模光纤a连接掺铒光纤、偏振相关隔离器、保偏光纤、三桨式偏振控制器、微纳光纤结型微环、挤压式偏振控制器、光纤耦合器输入端，光纤耦合器一个输出端通过单模光纤b连接波分复用器另一个输入端，光纤耦合器另一个输出端输出吉赫兹或太赫兹重复频率光脉冲；将微纳光纤结型微环与保偏光纤相结合，并加入全光纤结构激光器中，改变腔内偏振状态，实现脉冲重复频率吉赫兹到太赫兹的调谐。本发明的脉冲激光器，具有输出脉冲重复频率高，调谐范围大、调节精度高、制造成本低，功能性好的优点。

技术研发人员：李晓辉,黄玺玮,郭潇潇
受保护的技术使用者：陕西润诚莱光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17