基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器

本发明属于光信息，具体涉及基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器。

背景技术：

1、传统的锁模技术主要有主动锁模和被动锁模，主动锁模技术是在激光谐振腔中插入调制器或注入外部脉冲来主动调制光波实现锁模，其优点是操作直观、重复频率可调谐，但需要引入了复杂的电控设备，增加了系统成本和复杂性。被动锁模技术更简单高效，通过在激光谐振腔中加入了可饱和吸收体来产生超短脉冲。传统的可饱和吸收体包括非线性光学环形镜、非线性偏振旋转和低维纳米材料，如碳纳米管、石墨烯和黑磷等；然而，在锁模光纤激光器中使用这些传统的可饱和吸收体同样会增加激光器的复杂性和成本，特别是，这些传统的可饱和吸收体在高能量单脉冲操作下普遍存在不稳定性或低损伤阈值的问题。

2、自锁模技术使得激光器无需在激光谐振腔中添加锁模器件就能够实现锁模，相对传统锁模技术，其降低了激光器的复杂性和成本。在高掺杂掺铥光纤中，铥离子的上转换和重吸收过程可以诱导可饱和吸收，使得高掺杂掺铥光纤能够同时扮演增益介质和可饱和吸收体的角色，从而使掺铥光纤激光器具备了自锁模的能力。当前对自锁模掺铥光纤激光器的研究主要聚焦于自锁模的实现和其增益宽带的可调谐性，对于其直接输出高能量超短脉冲的潜力尚未被挖掘。

技术实现思路

1、为了解决现有的自锁模掺铥光纤激光器缺少直接输出高能量超短脉冲的能力的问题，本发明提供基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，能够产生高能量超短脉冲。

2、本发明的技术方案如下：

3、基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光，包括泵浦激光器、泵浦保护器、波分复用器、掺铥增益光纤、光学耦合器、偏振控制器、单模光纤、三端口环形器和准直器；

4、泵浦激光器与泵浦保护器的一端连接，泵浦保护器另一端与波分复用器的a端连接，所述波分复用器的b端和c端分别与三端口环形器的i端及掺铥增益光纤的一端连接，掺铥增益光纤的另一端与光学耦合器的d端连接，光学耦合器的e端与偏振控制器的一端连接，偏振控制器的另一端与单模光纤的一端连接，单模光纤的另一端与三端口环形器的g端连接，三端口环形器的h端与准直器的一端连接，所述准直器另一端设置有色散补偿组件。

5、优选的，所述色散补偿组件包括聚焦透镜、光栅和高反射镜，激光依次经过所述聚焦透镜、光栅和高反射镜。

6、优选的，所述泵浦激光器为1550nm的连续激光器。

7、优选的，所述单模光纤的长度为1km。

8、优选的，所述波分复用器为1550/1950nm波分复用器。

9、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

10、(1)高掺杂掺铥光纤在作为增益介质的同时也能够起到可饱和吸收体的作用，使得激光谐振腔无需额外嵌入传统的材料可饱和吸收体作为锁模器件就能够实现自锁模，既克服了材料可饱和吸收体损伤阈值低的问题，支持激光器的大功率操作，也优化了激光器的结构复杂性、降低了制造成本。

11、(2)引入较长负色散的单模光纤和基于光栅的可调谐色散组件实现激光谐振腔的色散管理，提高光纤激光器的锁模泵浦功率阈值和脉冲分裂的能量阈值，从而实现更高能量的单脉冲激光输出，同时调控输出脉冲的宽度。

12、(3)相较传统高能量超短脉冲光纤激光器，本发明提出的高能量掺铥光纤激光器无需额外的放大和压缩就能够直接输出微焦量级脉冲能量的皮秒脉冲，其结构更加简单、体积更加紧凑、成本更加低廉。

技术特征：

1.基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征在于，包括泵浦激光器、泵浦保护器、波分复用器、掺铥增益光纤、光学耦合器、偏振控制器、单模光纤、三端口环形器和准直器；

2.根据权利要求1所述的基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征在于，所述可调谐色散组件包括聚焦透镜、光栅和高反射镜，激光依次经过所述聚焦透镜、光栅和高反射镜。

3.根据权利要求1所述的基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征在于，所述泵浦激光器为1550nm的连续激光器。

4.根据权利要求1所述的基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征在于，所述单模光纤的长度为1km。

5.根据权利要求1所述的基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器为1550/1950nm波分复用器。

技术总结
本发明涉及光信息技术领域，具体是基于自锁模和色散管理技术的高能量掺铥光纤激光器，泵浦激光器与泵浦保护器的一端连接，泵浦保护器另一端与波分复用器的a端连接，所述波分复用器的b端和c端分别与三端口环形器的i端及掺铥增益光纤的一端连接，掺铥增益光纤的另一端与光学耦合器的d端连接，光学耦合器的e端与偏振控制器的一端连接，偏振控制器的另一端与单模光纤的一端连接，单模光纤的另一端与三端口环形器的g端连接，三端口环形器的h端与准直器的一端连接，所述准直器另一端设置有色散补偿组件，能够产生高能量超短脉冲，优化了结构并降低了制造成本。

技术研发人员：郑建城,刘青青
受保护的技术使用者：三明学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10