CN103022861B - 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** - Google Patents
全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN103022861B CN103022861B CN201110299937.XA CN201110299937A CN103022861B CN 103022861 B CN103022861 B CN 103022861B CN 201110299937 A CN201110299937 A CN 201110299937A CN 103022861 B CN103022861 B CN 103022861B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- division multiplexer
- pulse
- fiber
- positive dispersion
- filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可整形的全正色散耗散型纳秒级锁模脉冲光纤激光器***,该***包括全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***、脉冲展宽子***以及带有滤波功能的三级放大子***;全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***通过脉冲展宽子***接入带有滤波功能的三级放大子***。本发明提供了一种脉冲能量高、散热效果好、易于调节、操作简便以及可作为啁啾脉冲放大的前端***的全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***。
Description
技术领域
本发明属光学领域,涉及一种光纤激光器***,尤其涉及一种可整形的全正色散耗散型纳秒级锁模脉冲光纤激光器***。
背景技术
纳秒量级的锁模光纤激光器具有结构紧凑、成本低廉、性能稳定、调节简便、便于耦合等优势,在国防,军事,以及科研方面都有重要的用途。
与传统的固体锁模激光器相比,光纤激光器自身的色散、非线性以及偏振态等特性使其在锁模脉冲激光器领域具有独特的优势。基于全正色散的耗散型脉冲,其形成机理不同于保守态下的群速色散和自相位调制平衡而形成的孤子脉冲。孤子脉冲能量受到孤子面积理论的限制,脉冲能量限制在0.1nJ以下。而耗散型脉冲是基于全正色散,光谱滤波,以及光纤非线性和激光腔内增益和损耗共同作用的结果,因而具有脉冲能量高、脉宽相对较宽(皮秒量级),峰值功率小,易于进行展宽而受光纤非线性影响相对较小的特点。传统的调Q锁模脉冲是基于Q开关调节腔内的增益和损耗形成低Q值存储能量,高Q值释放能量的工作模式,其产生的脉冲虽然在纳秒量级但是脉冲和脉冲之间无相干性,因而不能进行脉冲展宽或压缩,因此其应用受到局限。而基于全正色散的锁模激光器本身能够产生皮秒量级的啁啾脉冲,在经过一定量的色散光纤展宽,就能产生纳秒级的锁模脉冲。通过设计合适的负色散器件(如光栅对),就能使得脉冲再次压回皮秒甚飞秒量级。此外,通过调节激光腔内的偏振状态,可以得到不同形状的光谱,由于锁模脉冲的光谱和脉冲是严格意义上的傅里叶变换关系,因而光谱不同,脉冲形状也就不同。基于这一思想,可以通过调节锁模光纤激光器的锁模状态以及外加滤波器等手段控制光谱的形状来控制脉冲的特性。近年来也有文献报道利用长腔光纤激光器产生纳秒脉冲,但是经过验证这种光纤激光器产生的纳秒脉冲经过长距离传输其特性很难改变,说明长腔产生的纳秒级脉冲相位复杂不能用普通的线性色散器件进行展宽或者压缩。因而其应用也受到限制。而基于全正色散的皮秒量级的光纤激光器所产生的啁啾脉冲经过色散光纤展宽后,其脉冲特性和光谱特性严格满足傅里叶变换关系。大的啁啾保证锁模脉冲受光纤非线性影响小,高的输出能量保证脉冲经过长的色散光纤还有足够的剩余能量。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题,本发明提供了一种脉冲能量高、散热效果好、易于调节、操作简便以及可作为啁啾脉冲放大的前端***的全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***。
本发明的技术解决方案是:本发明提供了一种全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***,其特殊之处在于:所述全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***包括全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***、脉冲展宽子***以及带有滤波功能的三级放大子***;所述全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***通过脉冲展宽子***接入带有滤波功能的三级放大子***。
上述全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***包括光纤耦合的半导体泵浦光源、波分复用器、掺镱光纤、偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及光学滤波器;所述光纤耦合的半导体泵浦光源产生泵浦光;所述光纤耦合的半导体泵浦光源所产生的泵浦光通过波分复用器注入掺镱光纤;所述偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及光学滤波器依次连接;所述光学滤波器接入波分复用器。
上述掺镱光纤是Yb164的光纤;所述波分复用器的频分范围为980nm/1053nm;所述输出耦合器的输出比率为30%;所述半导体泵浦光源的工作波长是976nm的单模半导体激光器,其输出功率为0-250mW;所述滤波器是1064±5nm滤波器;所述半导体泵浦光源、波分复用器、掺镱光纤、偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及光学滤波器之间采用HI 1060光纤连接。
上述脉冲展宽子***是G 652标准单模光纤;所述输出耦合器接入G 652标准单模光纤。
上述带有滤波功能的三级放大子***包括泵浦激光器、第一分束器、第二分束器、第一波分复用器、第一增益光纤、第二波分复用器、第二增益光纤、第三波分复用器、第三增益光纤、偏振无关隔离器以及滤波器;所述G 652标准单模光纤接入第一分束器;所述泵浦激光器通过第一分束器分别接入第一波分复用器以及第二分束器;所述第一波分复用器通过第一增益光纤接入第二波分复用器;所述泵浦激光器通过第一分束器接入第二分束器后分别接入第二波分复用器以及第三波分复用器;所述第二波分复用器通过第二增益光纤接入第三波分复用器;所述第三波分复用器通过第三增益光纤和偏振无关隔离器相连;所述偏振无关隔离器接入滤波器。
上述第一分束器的分束比例是70∶30;所述第二分束器的分束比例是60∶40;所述泵浦激光器是980nm泵浦激光器;所述滤波器是1064±4nm滤波器;所述增益光纤的吸收系数是20dB/m。
本发明的优点是:
本发明提供了一种全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***,该***包括全正色散耗散型锁模脉冲产生子***A、展宽子***B、具有滤波特性的三级脉冲放大子***C;全正色散耗散型锁模脉冲产生子***A连接展宽子***B,之后进入具有滤波特性的三级脉冲放大子***C。该光纤激光器***所用种子光源为基于光谱滤波效应的全正色散被动锁模光纤激光器所产生的耗散型脉冲,具有线性啁啾,脉宽在皮秒量级,脉冲能量高(大于1nJ);同时,该激光器***采用全光纤结构,转换效率高,光束质量好,散热效果好,易于与其他器件耦合;第三,该激光器***易于调节,操作简便;第四,该激光器***利用标准通讯波段的G 652单模光纤进行展宽,价格便宜,效果明显,相比于HI-1060光纤性价比更高;第五,该激光器的三级放大子***可以将原始弱信号(微瓦量级)放大1000倍(毫瓦量级),放大效率高,并带有滤波功能,不但能够很好的抑制自发辐射背景噪声,还能有效的进行二次脉冲整形,使得所输出的脉冲更能接近用户需要。第六,该激光器***可作为啁啾脉冲放大的前端***。
附图说明
图1是本发明所提供的光纤激光器***的结构示意图;
图2是本发明所包括三个子***的详细结构示意图。
其中:
1-半导体泵浦光源、2-波分复用器、3-掺镱光纤、4-偏振相关隔离器、5-输出耦合器、6-偏振控制器、7-光学滤波器、8-标准通讯用光纤、9-第一分束器、10-第二分束器、11-泵浦激光器、12-第一波分复用器、13-第一增益光纤、14-第二波分复用器、15-第二增益光纤、16-第三波分复用器、17-第三增益光纤、18-偏振无关隔离器、19-滤波器。
具体实施方式
参见图1,本发明提供的产生纳秒级全正色散耗散型锁模脉冲新型光纤激光***包括:依次通过光路连接的全正色散耗散型锁模脉冲产生子***A、脉冲展宽子***B、具有滤波特性的三级脉冲放大子***C。
全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***A激发脉冲展宽子***B产生纳秒量级的脉冲;带有滤波功能的三级放大子***C将所产生的纳秒量级的脉冲进行放大到所需功率和脉冲能量。
参见图2,其中全正色散耗散型锁模脉冲产生子***A包括光纤耦合的半导体泵浦光源1、波分复用器2、掺镱光纤3、偏振相关隔离器4、70∶30输出耦合器5、偏振控制器6、光学滤波器7、以及用于连接的HI 1060光纤。泵浦光源1的泵浦光通过波分复用器2注入掺镱光纤3,所激发出的自发辐射光(ASE)以及残余泵浦光进入偏振相关隔离器4以产生线偏振光,进入输出耦合器5,70%端口进入偏振控制器6,以改变光的偏振态,再经过光学滤波器7、最后通过波分复用器2再次循环。其中掺镱光纤型号为CorActive公司生产的型号为Yb164的光纤,长度为0.8m,谐振腔内仅用一个偏振控制器;在输出耦合器之后和1064±5nm滤波器相连;波分复用器的频分范围为980nm/1053nm;输出耦合器的输出比率为30%;泵浦光源工作波长为976nm的单模半导体激光器,输出功率为0-250mW;构成激光器谐振腔的HI-1060光纤总长13.21m包括器件尾纤和所用光纤。
光通过非线性偏振旋转效应,产生重复频率与腔长有关的啁啾脉冲。通过光谱仪和自相关仪可以得到种子光源的输出特性。在锁模状态下通过仔细调节偏振控制器4可以改变锁模的光谱特性,也就对应着改变了锁模的脉冲特性。
全正色散耗散型锁模脉冲产生子***中的偏振控制器可以改变光谱特性和对应输出脉冲波形。
将锁模脉冲注入展宽子***B之中,包括25km G 652标准通讯用光纤8。所输出的脉冲在纳秒量级。通过高速示波器即可清楚地看到纳秒量级的脉冲波型,和展宽后的光谱为傅里叶变换关系。
带有滤波功能的三级脉冲放大子***C包括分束比分别为第一分束器9和第二分束器10,980nm泵浦激光器300mW 11,第一波分复用器12,第一增益光纤13,第二波分复用器14,第二增益光纤15,第三波分复用器16,第三增益光纤17,偏振无关隔离器18,1064±4nm滤波器19。输出的纳秒级锁模脉冲经过第一波分复用器12接入具有滤波特性的三级脉冲放大子***C。980nm泵浦激光器300mW 11通过两个分束器分为三个泵浦不同功率,分别经过30%端口、70%-40%端口、70%-60%端口与第一波分复用器12、第二波分复用器14、第三波分复用器16波分复用器相连接。泵浦光和信号光经过第一波分复用器12进入第一增益光纤13,之后放大的信号同第二泵浦光通过第二波分复用器14进入第二增益光纤15,再次放大的信号和第三泵浦光通过第三波分复用器16进入第三增益光纤17,所输出的放大信号经过偏振无关隔离器18,进入滤波器19,最后输出。增益光纤吸收系数为20dB/m,具有滤波特性的三级脉冲放大子***所用泵浦光源通过70∶30,60∶40的两个分束器分成三级放大的泵浦端。
全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***,随泵浦功率增加谱宽增加,脉冲宽度也线形增加。在200mW泵浦功率下,直接输出15mW。通过改变腔内偏振状态可以调整不同的锁模光谱。通过展宽子***后,输出为纳秒级锁模脉冲,输出功率150μW。通过具有滤波特性的三级脉冲放大子***之后,脉冲进一步被整形,输出功率18mW。根据需要还可进一步放大。
Claims (3)
1.一种全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***,其特征在于:所述全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***包括全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***、脉冲展宽子***以及带有滤波功能的三级放大子***;所述全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***通过脉冲展宽子***接入带有滤波功能的三级放大子***;
所述全正色散耗散型皮秒脉冲产生子***包括光纤耦合的半导体泵浦光源、第四波分复用器、掺镱光纤、偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及第一光学滤波器;所述光纤耦合的半导体泵浦光源产生泵浦光;所述光纤耦合的半导体泵浦光源所产生的泵浦光通过所述第四波分复用器注入所述掺镱光纤;所述偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及第一光学滤波器依次连接;所述第一光学滤波器接入所述第四波分复用器;
所述脉冲展宽子***是G 652标准单模光纤,所述输出耦合器接入G 652标准单模光纤;
所述带有滤波功能的三级放大子***包括泵浦激光器、第一分束器、第二分束器、第一波分复用器、第一增益光纤、第二波分复用器、第二增益光纤、第三波分复用器、第三增益光纤、偏振无关隔离器以及第二滤波器;所述G 652标准单模光纤接入所述第一分束器;所述泵浦激光器通过所述第一分束器分别接入所述第一波分复用器以及第二分束器;所述第一波分复用器通过所述第一增益光纤接入所述第二波分复用器;所述泵浦激光器通过所述第一分束器接入所述第二分束器后分别接入所述第二波分复用器以及所述第三波分复用器;所述第二波分复用器通过所述第二增益光纤接入所述第三波分复用器;所述第三波分复用器通过所述第三增益光纤和所述偏振无关隔离器相连;所述偏振无关隔离器接入所述第二滤波器。
2.根据权利要求1所述的全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***,其特征在于:所述第四波分复用器的频分范围为980nm/1053nm;所述输出耦合器的输出比率为30%;所述半导体泵浦光源是工作波长为976nm的单模半导体激光器,其输出功率为0-250mW;所述第一光学滤波器是1064±5nm滤波器;所述半导体泵浦光源、第四波分复用器、掺镱光纤、偏振相关隔离器、输出耦合器、偏振控制器以及第一光学滤波器之间采用HI 1060光纤连接。
3.根据权利要求2所述的全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器***,其特征在于:所述第一分束器的分束比例是70:30;所述第二分束器的分束比例是60:40;所述泵浦激光器是980nm泵浦激光器;所述第二滤波器是1064±4nm滤波器;所述第一增益光纤和第二增益光纤的吸收系数是20dB/m。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110299937.XA CN103022861B (zh) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110299937.XA CN103022861B (zh) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103022861A CN103022861A (zh) | 2013-04-03 |
CN103022861B true CN103022861B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=47971134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110299937.XA Active CN103022861B (zh) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103022861B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105140762B (zh) * | 2015-07-30 | 2018-12-07 | 深圳市欧凌镭射科技有限公司 | 一种半导体激光器种子源的脉冲光纤激光器 |
CN106451049B (zh) * | 2016-12-09 | 2023-10-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 800±100nm波段高重频全光纤激光产生装置 |
CN106602392A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-04-26 | 北京工业大学 | 一种用于激光雷达的低重频纳秒级全光纤激光器 |
CN109346911A (zh) * | 2018-12-22 | 2019-02-15 | 北京工业大学 | 一种数十兆赫兹高重频纳秒全光纤激光放大器 |
WO2020160415A1 (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Ipg Photonics Corporation | Ultrashort pulse laser source with chirped pulse amplification and tailored pulse train |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101840125A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-09-22 | 北京大学 | 一种负色散脉冲展宽光纤放大装置 |
CN202268597U (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1658663A4 (en) * | 1997-03-21 | 2009-11-11 | Imra America Inc | FIBER OPTIC HIGH ENERGY AMPLIFIER FOR PICOSCIENCE NANOSECUSTOMER IMPULSES FOR ADVANCED MATERIAL PROCESSING APPLICATIONS |
-
2011
- 2011-09-28 CN CN201110299937.XA patent/CN103022861B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101840125A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-09-22 | 北京大学 | 一种负色散脉冲展宽光纤放大装置 |
CN202268597U (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
全正色散被动锁模掺镱全光纤环形激光器;张文启 等;《激光与红外》;20110131;第41卷(第1期);第55页2实验装置及原理、图1 * |
长腔全正色散锁模掺镱光纤激光器;赵慧 等;《中国激光》;20101231;第37卷(第12期);2958-2963 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103022861A (zh) | 2013-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100438235C (zh) | 使用掺稀土元素光纤的光纤激光器及宽带光源 | |
US7477664B2 (en) | Nonlinear polarization pulse shaping mode locked fiber laser | |
CN202513435U (zh) | 一种mopa结构的高能量低重频全光纤激光器 | |
CN103022861B (zh) | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器*** | |
Guo et al. | Environmentally stable Er-fiber mode-locked pulse generation and amplification by spectrally filtered and phase-biased nonlinear amplifying long-loop mirror | |
CN102801091B (zh) | 随机光纤激光器 | |
CN103701021A (zh) | 一种谐振腔交叉调制的全光纤脉冲激光器 | |
Luo et al. | All-fiber supercontinuum source pumped by noise-like pulse mode locked laser | |
CN104409952A (zh) | 基于非线性偏振旋转锁模的双包层掺铥全光纤超快激光器 | |
Jin et al. | High-power ultraflat near-infrared supercontinuum generation pumped by a continuous amplified spontaneous emission source | |
Li et al. | Harmonic dissipative soliton resonance in an Er/Yb co-doped fiber laser based on SESAM | |
Li et al. | Hybrid CPA system comprised by fiber-silicate glass fiber-single crystal fiber with femtosecond laser power more than 90 W at 1 MHz | |
Tao et al. | More than 20 W, high signal-to-noise ratio single-frequency all-polarization-maintaining hybrid Brillouin/ytterbium fiber laser | |
CN202268597U (zh) | 全正色散耗散型纳秒级脉冲可整形的被动锁模光纤激光器 | |
CN102025095A (zh) | 一种产生高能量脉冲的新型光纤激光*** | |
Ai et al. | Passively mode-locked fiber laser with kilohertz magnitude repetition rate and tunable pulse width | |
CN211981129U (zh) | 一种多波长脉冲光纤激光器 | |
Jones et al. | 116-fs soliton source based on an Er-Yb codoped waveguide amplifier | |
CN103840358A (zh) | 一种基于耦合器的锁模光纤激光器 | |
CN208849224U (zh) | 基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器 | |
CN202260107U (zh) | 一种2.0微米波段被动锁模超短脉冲全光纤激光器 | |
CN111180984A (zh) | 一种基于保偏光纤交叉熔接技术的全光纤超快激光器 | |
Zhao et al. | 1.04 km ultra-long cladding-pumped thulium-doped fiber laser with large energy noise-like-toped dissipative soliton resonances | |
CN113690725B (zh) | 一种双向级联泵浦掺钬保偏光纤飞秒激光器 | |
CN218472526U (zh) | 全光纤化的马米舍夫激光器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190423 Address after: 311200 Hongxing Road 117, Xiaoshan economic and Technological Development Zone, Xiaoshan District, Hangzhou, Zhejiang Patentee after: Hangzhou Aochuang Photonics Technology Co., Ltd. Address before: 710119, No. 17, information Avenue, new industrial park, hi tech Zone, Shaanxi, Xi'an Patentee before: Xi-an Inst. of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences |
|
TR01 | Transfer of patent right |