CN116131077A - 一种超短脉冲光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超短脉冲光纤激光器。包括：非线性放大环镜，使得环内相向传输的脉冲积累不同的相移，以便对腔内激光脉冲形成强度调制机制；由光纤器件与空间光学元件构成的线性臂，用于构成谐振腔，以及提高激光器的自锁模特性；输出端，用于直接输出脉冲。本发明提供的超快光纤激光器易于封装，锁模自启动特性良好，不易损伤可饱和吸收体，激光损伤阈值高，且具有体积小、***简单可靠、稳定性高的特点，有潜力发展成为新一代性能优良的全光纤超短激光振荡器。

Description

一种超短脉冲光纤激光器

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种基于非线性放大环镜锁模，通过增加非线性相移提升锁模自启动能力和可靠性的超短脉冲光纤激光器。

背景技术

超快激光因其时间尺度极短、峰值功率极高等优点，被广泛应用在材料加工、生物医学成像、显微光谱等领域。为了获得更高功率的超快激光器，几乎只能采用主振荡器(或称为激光种子源)经过多级放大的***，这就要求主振荡器具有较高的质量，包括更高的输出功率、更好的功率稳定性、更快的响应速度等。本发明的提出正是为了提升激光种子源的可靠性与稳定性，降低***的复杂程度及其成本。

目前，超快光纤激光器振荡器中的锁模方式主要为被动锁模技术，而被动锁模的实现方式主要有可饱和吸收体锁模、非线性偏振旋转锁模和非线性光学环镜锁模三种。

可饱和吸收体(SESAM)是一种对入射光的吸收率随光强的增加而减小的材料。当谐振腔内的激光脉冲经过可饱和吸收体时，光强较高的峰值部分透射率(或反射率)比较大，而光强较低的两翼部分透射率(或反射率)比较小。因此利用SESAM的强度调制效应能够启动锁模过程，同时也能实现稳定锁模。然而，一般半导体材料的可饱和吸收体损伤阈值较低，在锁模初期的调Q锁模阶段，SESAM很容易被高强度的调Q脉冲损坏，这也是目前工业界的皮秒激光器种子源存在的重要问题之一。

非线性偏振旋转(或称非线性偏振演化)锁模技术通常应用于非保偏***，因此***稳定性较差，且通常其自启动需要多次尝试不同偏振方向，难以找到合适的锁模区间实现稳定锁模，不利于工业激光器的发展。

相比上述两种锁模技术，非线性光学环镜锁模技术具有响应速度较快、信噪比较高、成本较低、***稳定性高、可承受功率高、便于集成、受外界环境干扰小等优势，因此，基于非线性环镜锁模的激光器更适合对稳定性要求高的工业领域使用。

目前，大多数利用非线性光学环镜机制的锁模激光器均采用“8”字形结构(美国专利US 7817684 B2)，但由于这种激光器为全闭环结构，腔长不可调节，腔内的物理量及其对锁模过程的影响也难以测量，从而限制了其性能的提高和实际应用的范围。德国Menlo公司(中国专利CN 103311780 B与美国专利US 5359612 A)率先突破这一结构，研发并实现了“9”字形激光腔结构，即在“8”字形结构的基础上将其中的振荡环形腔打开变成线性腔，线性腔一端装上位置可调节的端镜，从而使得腔长可调。在“9”字形激光器结构中，为了实现自启动锁模，在环形腔内***了非互异性空间元件，使脉冲附加的相位与传播方向相关，并通过改变该元件中波片的相移来得到最优的自启动锁模效果。

然而，技术人员在应用中发现，虽然通过***非互易空间元件以提升激光器自启动特性的方式为人们所用，但是由于大多数“9”字形激光腔结构中空间元件较多，因此仍存在不易集成化、***稳定性易受环境干扰、输出功率低、锁模自启动慢、***成本高等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和现实生产的需求，本发明提供了一种基于非线性放大环镜锁模的“9”字形腔全光纤结构超短脉冲激光器。本发明的目的在于构建一台稳定性高、能快速自启动锁模、不易损坏、成本较低的超快激光器，提供一种能抵抗环镜干扰的集成化激光器方案，进而在一定程度上解决由于当前技术的限制和缺陷导致的一系列问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

为达到上述目的，本发明提供了一种超短脉冲光纤激光器，包括：非线性放大环镜1、线性臂2、输出端3。其中，非线性放大环镜与线性臂共同构成完整的激光谐振腔，使得激光在腔内往复振荡放大。

非线性放大环镜1作为激光器的第一等效腔镜，其为全光纤结构，包括激光二极管4、增益光纤7、波分复用器8、耦合器6和光纤偏振管理器19；激光二极管4作为泵浦源通过波分复用器8与增益光纤7相连，并通过位于耦合器6同一侧的第一端口17和第二端口18构成光纤环路；非线性放大环镜1通过位于耦合器6另一侧的第三端口15和第四端口16分别与线性臂2和输出端3相连接；线性臂2作为激光器的第二等效腔镜，包括第一透镜10、偏振分光器20和反射镜11；输出端3包括隔离器9和尾纤13。

本超短脉冲光纤激光器的传输函数受到非线性放大环镜1中的两个光束之间的非线性相移差的调制。

优选地，本发明超短脉冲光纤激光器中激光二极管4的中心波长为980nm；增益光纤7为掺铒、掺镱或掺铥的增益光纤；耦合器6的耦合系数为0.5。

进一步地，本发明超短脉冲光纤激光器中非线性放大环镜1中的所有光纤器件均为非保偏光纤；非线性放大环镜1的第一激光脉冲由耦合器6的第一端口17入射，经过非线性放大环镜1后从耦合器6的第二端口18射出；同时非线性放大环镜1的第二激光脉冲由耦合器6的第二端口18入射，经过非线性放大环镜1后从耦合器6的第一端口17射出。

第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态在非线性放大环镜1中发生变化；第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态变化由光纤偏振管理器19和泵浦功率共同造成；第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态变化与第一激光脉冲和第二激光脉冲之间的非线性相移差相关。

同时，本发明超短脉冲光纤激光器中从耦合器6的第四端口16输出的超短激光脉冲的形状可通过调节非线性放大环镜1的相移实现调制，输出双曲正割、抛物线等多种脉冲形状。

由于非线性放大环镜的不完全对称性(耦合器分光比例不严格等于50：50，以及增益光纤不会严格分布于环镜中间位置等实际原因造成)，通过耦合器的两个端口分别入射的第一激光脉冲与第二激光脉冲在经过环镜内的所有光路之后将积累不同的非线性相移，当它们再次相遇，就会发生干涉，从而影响激光器***的传输函数，形成强度调制机制，其***传输函数如图5(无偏置)所示。然而，仅仅有非线性放大环镜还不能完成激光器锁模的自启动，其原因在于，当激光器开始泵浦时，第一激光脉冲与第二激光脉冲具有非常小的相移差，此时传输曲线的斜率为零，激光器的调制近乎于零。

为了易于激光器锁模自启动，我们在腔内***了非互易元件，其作用是将***传输函数增加初始偏置，如图5中显示的偏置曲线，此时当激光启动时传输函数斜率较大，使得激光器的调制较大，更加易于自启动。优选地，非互易元件可以由λ/8波片、λ/4波片、λ/2波片、法拉第旋光器等组成(需要注意的是，虽然非互易元件能起到一定的相移作用，但是非互易元件并非相移器)。

根据本发明，耦合器将线性臂中的激光分为第一激光脉冲与第二激光脉冲进入非线性放大环镜，两束激光脉冲经过非线性放大环镜后在耦合器处相遇。但是由于偏振态的改变，第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态不完全相同，因此在耦合器处仅发生部分干涉，其有益效果是对激光脉冲具有时域整形的作用。第一激光脉冲与第二激光脉冲经过透镜准直，然后通过非互易元件后，在偏振分光器处部分透过偏振分光器从而保留在腔内，部分经过偏振分光器反射到腔外，形成损耗。由于腔内偏振态的改变与非线性相移差的变化相关，偏振分光器的透过率与反射率也随非线性相移差而变化，从而使得***的传输函数受到非线性放大环镜中的非线性相移调制，而非互易元件提供了第一激光脉冲与第二激光脉冲之间的额外相移，从而改变了***传输函数的初始位置，易于激光器锁模过程的自启动。

具体地，本发明超短脉冲光纤激光器中线性臂2中还包括非互易元件，非互易元件包括一个法拉第旋光器和至少一个波片。

优选地，上述超短脉冲光纤激光器中的非互易元件包括λ/4波片5、λ/2波片12和法拉第旋光器14。

非线性放大环镜1光纤环路中的激光脉冲从耦合器第三端口15出射，经过第一透镜10准直，然后依次经过λ/4波片5、λ/2波片12、法拉第旋光器14和偏振分光器20，最后经反射镜11反射，反射光先经过偏振分光器20，再依次经过法拉第旋光器14、λ/2波片12、λ/4波片5，最后经第一透镜10耦合后进入耦合器第三端口15。

进一步地，上述超短脉冲光纤激光器可通过调节λ/4波片5和λ/2波片12的角度，同时配合光纤偏振管理器19的旋转，优化输出光谱与输出功率，最后将所有非互易元件的位置固定，即可得到稳定的锁模脉冲输出，并在再次开机时实现自启动锁模。

为了能够调节***传输曲线的位置，即调节激光器启动点(相移差为零)的值和斜率，非互易元件中的波片可根据具体情况进行调整。优选地，当非互易元件中的λ/4波片的快轴角度与偏振分光器的透射光偏振方向成0°夹角时，***具有最大的调制深度。优选地，非互易元件中的λ/2波片的旋转作为***传输曲线偏置的调节元件。

优选地，对于非线性放大环镜中相向传输的第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态的改变可以通过非保偏光纤与偏振管理器进行，由于非保偏光纤中激光脉冲的偏振态模式不稳定，使用扰模器或者电控偏振控制器等器件可以对光纤中的偏振态进行控制。使用非保偏光纤与偏振管理器能够使得环镜内的偏振演化具有多种选择，使得***更容易锁模。

同时，为了能够调节***传输曲线的位置，即调节激光器启动点(相移差为零处)的值和斜率，非互易元件中的波片可根据具体情况进行调整，当调整到合适位置后固定，即可提供易于锁模且稳定工作的脉冲输出。相比于传统“9”字型腔激光器，本发明的***传输曲线在非线性相移差为0时具有更大的斜率，因此本发明激光器具有更快速、更稳定的自启动性能(如图5和实施例一所示)。

与传统“9”字腔激光器相比，非保偏的非线性环镜和偏振管理器起到了提升自启动特性的作用，且避免了特殊耦合器(如偏振合束器)或者可饱和吸收体的使用，使得激光器集成性能提升，成本降低。与传统的非线性偏振演化(NPE)锁模激光器相比，非线性放大环镜使得锁模更加稳定可靠，一旦所有参数都设置正确，就不需再改变所有元件的状态，即可实现开机自启动。

作为一种选择，本发明超短脉冲光纤激光器中线性臂2中的反射镜11可由可饱和吸收元件代替，可饱和吸收元件为半导体可饱和吸收体、二维材料可饱和吸收体或克尔介质与狭缝的组合。

进一步地，本发明超短脉冲光纤激光器中线性臂处提供了调节腔长的功能，便于激光器调节重频。优选地，激光器的重复频率可通过线性臂中的反射镜11的移动来调节，并通过负反馈控制的方式稳定激光器的重复频率。

进一步地，为了实现不同偏振态在腔内积累不同相移的功能，除了使用非保偏光纤与偏振管理器对偏振态进行控制外，还可以在非线性放大环镜的光纤环路中使用具有特定双折射特性的光纤，这种光纤的有益效果是，使得光纤内两个相互垂直的偏振态能够获得不同的增益效果，因此具有不同的光强，从而积累不同的相移。使用此种光纤可以构成结构更简单、性能更稳定的超快光纤激光器***。

根据本发明，通过非线性光学环镜技术实现锁模的自启动，除了使用非互易元件为***传输函数提供初始偏置外，还可以采用增加其他调制的方式提升自启动性能，在这种情况下，非互易元件成为非必要的结构。例如，可利用可饱和吸收体的强度调制筛选出具有一定光强的脉冲或者通过电调制的方式产生初始激光脉冲等，从而避免了无非互易元件的“9”字形腔无法自启动的缺点，脉冲在非线性放大环镜的调制过程中进一步压缩，形成更窄、更稳定的超快激光脉冲。对比仅使用可饱和吸收体锁模的锁模激光器，结合非线性放大环镜与可饱和吸收体的混合调制锁模方式(后文中混合调制锁模技术特指此方案)的益处在于：(1)非线性放大环镜提供的滤波作用可以消除脉冲的前后沿，使脉冲对比度更高(时域脉冲更窄)；(2)可饱和吸收体仅仅作为锁模启动元件，不需要聚焦调节，且得益于非线性放大环镜和可饱和吸收体的共同作用，混合锁模***锁模过程更快，可以降低可饱和吸收体的损坏率；(3)***适用范围广，几乎所有增益光纤都能使用此方案，对于全正色散光纤结构，仅仅添加一个滤波器以限制腔内光谱的持续展宽，即能实现锁模以及自启动，不再需要啁啾光纤光栅或者光栅***等色散补偿装置。

对比使用非互易元件实现自启动的方式，混合调制锁模技术的实现方案结构简单、成本更低、稳定性能好。

根据本发明，对于不同掺杂元素的增益光纤和单模光纤，腔内的净色散不同，对于全正色散腔，激光器靠色散补偿模块补偿色散，提高***的自启动特性、稳定性以及降低噪声水平。本发明中所指全正色散表示激光器的腔内净色散(或总色散)为正常色散。通常色散补偿模块包括色散补偿光纤、啁啾光纤光栅、体光栅、棱镜、啁啾反射镜等，这些色散补偿***均适用于本发明的激光器***。

优选地，本发明超短脉冲光纤激光器中线性臂2中还包括色散补偿模块，色散补偿模块位于偏振分光器20和反射镜11之间，由光栅21、第二透镜10’和位移台22组成，光栅21位于偏振分光器20之后，第二透镜10’位于反射镜11之前并放置在位移台22上；色散补偿模块用于补偿激光谐振腔的腔内色散，使激光器易于锁模。

在混合调制锁模方案中，使用滤波器限制全正色散结构中脉冲的持续光谱展宽，使得全正色散结构不进行色散补偿也能实现锁模自启动；当腔内净色散为负时，滤波器就变为非必要的器件，此时实现自启动不再需要滤波器的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面对实施例描述中需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中记载的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的激光器结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的激光器结构示意图；

图3为本发明第三实施例提供的激光器结构示意图；

图4为本发明第四实施例提供的激光器结构示意图；

图5为“9”字形腔激光器的***传输函数曲线图(“9”字形腔中非线性环镜的反射率随非线性相移调制曲线)；

图6为本发明第一实施例输出光谱数据图；

图7为本发明第四实施例输出光谱数据图。

附图标记：1、非线性放大环镜；2、线性臂；3、输出端；4、激光二极管；5、λ/4波片；6、耦合器；7、增益光纤；8、波分复用器；9、隔离器；10、第一透镜；10’、第二透镜；11、反射镜；12、λ/2波片；13、尾纤；14、法拉第旋光器；15、耦合器第三端口；16、耦合器第四端口；17、耦合器第一端口；18、耦合器第二端口；19、光纤偏振管理器；20、偏振分光器；21、光栅；22、位移台；23、全光纤器件；24、啁啾光纤光栅。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互替代。本发明中，“第一”、“第二”等(如果存在)术语是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、装置、材料外，根据本领域技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、装置、材料相似或等同的现有技术的任何方法、装置和材料来实现本发明。在本发明中，若无特别说明，所有涉及到的部件、装置和材料均可从商业途径得到或是采用本领域常规方法制造获得的。

如图1所示，在本发明的第一实施例中，本发明提供的超短脉冲光纤激光器设计结构包括：非线性放大环镜1、线性臂2、输出端3。本实施例中所有光纤均为非保偏光纤，其中非线性放大环镜中包含以下器件：光纤偏振管理器19，激光二极管4作为泵浦源，其中心波长为980nm，通过波分复用器8与掺镱的增益光纤7相连，位于耦合器6同一侧的第一端口17与第二端口18连接以上器件，构成光纤环路。耦合器6的耦合系数为0.5，位于耦合器另一侧的第三端口15与线性臂中的空间元件耦合，光纤中的激光脉冲从耦合器第三端口15出射，经过第一透镜10准直，然后依次经过λ/4波片5，λ/2波片12，法拉第旋光器14，偏振分光器20，最后经反射镜11反射，再次经过以上元件耦合后进入耦合器第三端口15。

第一实施例的调节及优化方法如下：以空间光路中光传输方向为z轴，平行纸面方向向上为y轴(偏振分光器20的透过光偏振方向与y轴平行)，垂直纸面方向向外为x轴，第一实施例中设置λ/4波片5的快轴与x轴方向夹角为45°，λ/2波片12的快轴与x轴方向夹角为22.5°，法拉第旋光器的旋光角度为45°。此时***出射激光的泵浦阈值最低，增加泵浦的功率使得***出射连续激光，然后旋转光纤偏振管理器19，使***锁模，此时***的传输曲线如图5中实施例一所示，相比于传统“9”字型腔激光器，本发明的***传输曲线在非线性相移差为0时具有更大的斜率，因此本发明激光器具有更快速、更稳定的自启动性能。通过不断微调λ/2波片12与λ/4波片5的角度，同时配合光纤偏振管理器19的精细旋转，能够进一步优化输出光谱与输出功率，最后将所有器件的位置固定，将会得到稳定的锁模脉冲输出，且再次开机时能够实现自启动锁模。

在第一实施例中，经过偏振分光器20的光依此透过非互易元件：法拉第旋光器14、λ/2波片12、λ/4波片5，经过第一透镜10耦合到光纤中(此时光脉冲为椭圆偏振光)，然后被耦合器分为第一激光脉冲与第二激光脉冲。由于非线性放大环镜中的光纤及光纤器件均为非保偏器件，第一激光脉冲与第二激光脉冲均为椭圆偏振光，此时两个脉冲的偏振态都受到光纤偏振管理器19的控制、泵浦的功率以及光纤双折射的影响，当改变光纤偏振管理器19的状态和泵浦的功率时，第一激光脉冲与第二激光脉冲在非保偏光纤里的传输过程中，其偏振态(椭偏度与长轴方向)将发生改变。且由于在非线性环镜中第一激光脉冲与第二激光脉冲积累不同的非线性相移，当两者在耦合器6处再次相遇时，发生部分干涉，使得脉冲强度受到非线性相移的调制。经过耦合器6后第一激光脉冲与第二激光脉冲合为一个椭圆偏振光脉冲，然后再次经过非互易元件，到达偏振分光器20，其椭偏度受到非互易元件、非线性相移、非保偏光纤双折射、泵浦功率以及光纤偏振管理器的影响，因此经过偏振分光器20的透过光(p偏振光)受到复杂的强度调节机制。第一实施例的输出光谱如图6所示。

如图2所示，在本发明的第二实施例中，本发明提供的超短脉冲光纤激光器设计结构与第一实施例基本相同，第二实施例在激光反射镜11前的位置***光栅21与第二透镜10’，并将其放置在位移台22上，组成色散补偿模块。

如图3所示，在本发明的第三实施例中，本发明提供的超短脉冲光纤激光器设计结构与第一实施例基本相同，第三实施例将线性臂中的非互易元件(5，12，14)与反射镜11、第一透镜10、偏振分光器20等进行集成化组装，使其成为全光纤器件23，使得***结构更简单、稳定，同时更适用于工业生产。

如图4所示，在本发明的第四实施例中，本发明提供的超短脉冲光纤激光器设计结构主要包括：波分复用器8、啁啾光纤光栅24、增益光纤7以及线性臂2。在本实施例中，线性臂与第一实施例相似。包含第一透镜10、法拉第旋光器14、λ/4波片5以及反射镜11，第一实施例中的非线性放大环镜由啁啾光纤光栅24、特殊双折射光纤构成，而非线性相移差来源于保偏光纤的双折射特性，两个偏振态的光束具有不同的增益系数，因此他们之间具有相移差。第四实施例中所有光纤器件均为保偏器件，且无快轴或慢轴截止特性。第四实施例的输出光谱如图7所示。

以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述超短脉冲光纤激光器包括以下组件：非线性放大环镜(1)、线性臂(2)、输出端(3)；其中：

所述非线性放大环镜(1)与线性臂(2)共同构成激光谐振腔；

所述非线性放大环镜(1)作为所述激光器的第一等效腔镜，其为全光纤结构，包括激光二极管(4)、增益光纤(7)、波分复用器(8)、耦合器(6)和光纤偏振管理器(19)；所述激光二极管(4)作为泵浦源通过波分复用器(8)与增益光纤(7)相连，并通过位于耦合器(6)同一侧的第一端口(17)和第二端口(18)构成光纤环路；所述非线性放大环镜(1)通过位于耦合器(6)另一侧的第三端口(15)和第四端口(16)分别与所述线性臂(2)和所述输出端(3)相连接；

所述线性臂(2)作为所述激光器的第二等效腔镜，包括第一透镜(10)、偏振分光器(20)和反射镜(11)；

所述输出端(3)包括隔离器(9)和尾纤(13)；

所述超短脉冲光纤激光器的传输函数受到所述非线性放大环镜(1)中的两个光束之间的非线性相移差的调制。

2.根据权利要求1所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述非线性放大环镜(1)中的所有光纤器件均为非保偏光纤；所述非线性放大环镜(1)的第一激光脉冲由所述耦合器(6)的第一端口(17)入射，经过所述非线性放大环镜(1)后从所述耦合器(6)的第二端口(18)射出；同时所述非线性放大环镜(1)的第二激光脉冲由所述耦合器(6)的第二端口(18)入射，经过所述非线性放大环镜(1)后从所述耦合器(6)的第一端口(17)射出；

所述第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态在所述非线性放大环镜(1)中发生变化；所述第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态变化由光纤偏振管理器(19)和泵浦功率共同造成；所述第一激光脉冲与第二激光脉冲的偏振态变化与第一激光脉冲和第二激光脉冲之间的非线性相移差相关。

3.根据权利要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述激光二极管(4)的中心波长为980nm；所述增益光纤(7)为掺铒、掺镱或掺铥的增益光纤；所述耦合器(6)的耦合系数为0.5。

4.根据权利要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述非线性放大环镜(1)中的光纤环路由具有双折射特性的光纤构成，使得光纤内两个相互垂直偏振方向的光获得不同的相移。

5.根据权力要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述线性臂(2)中还包括非互易元件，所述非互易元件包括一个法拉第旋光器和至少一个波片。

6.根据权力要求5所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述非互易元件包括λ/4波片(5)、λ/2波片(12)和法拉第旋光器(14)；

所述非线性放大环镜(1)光纤环路中的激光脉冲从耦合器第三端口(15)出射，经过第一透镜(10)准直，然后依次经过λ/4波片(5)、λ/2波片(12)、法拉第旋光器(14)和偏振分光器(20)，最后经反射镜(11)反射，反射光先经过偏振分光器(20)，再依次经过法拉第旋光器(14)、λ/2波片(12)、λ/4波片(5)，最后经第一透镜(10)耦合后进入耦合器第三端口(15)。

7.根据权力要求6所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,通过调节λ/4波片(5)和λ/2波片(12)的角度，同时配合光纤偏振管理器(19)的旋转，优化输出光谱与输出功率，最后将所有非互易元件的位置固定，即可得到稳定的锁模脉冲输出，并在再次开机时实现自启动锁模。

8.根据权利要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述线性臂(2)中的反射镜(11)由可饱和吸收元件代替，所述可饱和吸收元件为半导体可饱和吸收体、二维材料可饱和吸收体、克尔介质与狭缝的组合。

9.根据权利要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述线性臂(2)中还包括色散补偿模块，所述色散补偿模块位于偏振分光器(20)和反射镜(11)之间，由光栅(21)、第二透镜(10’)和位移台(22)组成，光栅(21)位于偏振分光器(20)之后，第二透镜(10’)位于反射镜(11)之前并放置在位移台(22)上；所述色散补偿模块用于补偿激光谐振腔的腔内色散，使激光器易于锁模。

10.根据权利要求1或2所述的超短脉冲光纤激光器，其特征在于,所述超短脉冲光纤激光器的重复频率通过所述线性臂(2)中的反射镜(11)的移动来调节，并通过负反馈控制的方式稳定激光器的重复频率。

Images