[发明专利]一种全光纤被动锁模激光器

说明书

本发明公开了一种全光纤被动锁模激光器，包含可饱和吸收镜、增益光纤、波分复用器、泵浦源以及集成多膜层滤光片的全光纤器件；可饱和吸收镜的输入端通过单模保偏光纤与增益光纤的一端连接，泵浦源的输出端通过单模保偏光纤连接波分复用器的一个输入端，波分复用器与全光纤器件之间通过单模保偏光纤连接后，与增益光纤的另一端通过单模保偏光纤连接，全光纤器件与可饱和吸收镜之间形成激光器振荡腔。本发明使用集成多膜层滤光片的全光纤器件作为锁模激光器输出腔镜拥有非常多的技术优点：锁模激光器锁模稳定，受机械振动与环境温度变化影响小；锁模激光器易自启动；锁模激光器易实现高重复频率；锁模激光器输出光谱平坦。

技术领域

本发明属于激光领域，涉及基于半导体可饱和吸收镜(简称：SESAM)的被动锁模激光器，特别是一种全光纤被动锁模激光器。

背景技术

多膜层滤光片是光学精密测量实验中的常用元件，它通过在玻璃的表面镀多层介质膜形成干涉，使设计波长范围内的光经过它之后被反射或者透射。多膜层滤光片种类繁多，用途不一，常见的多膜层滤光片可以分为截止多膜层滤光片和带通多膜层滤光片两种，带通多膜层滤光片只允许部分波长范围内的光通过。如果多膜层滤光片的介质膜折射率在空间呈周期性分布，形成啁啾多膜层滤光片，那么它拥有一定量的色散补偿能力，在超快激光器中被广泛应用，与传统的色散补偿器件光栅和棱镜对相比，多膜层滤光片具有损耗低、反射率高、对光路不敏感以及光谱带宽可以大到几十甚至上百纳米等优点，同时，啁啾多膜层滤光片的色散量可以被控制的很小，从而使它能支持高重复频率飞秒激光器。

超短脉冲(皮秒或者飞秒)激光器是激光器领域最热门的前沿研究课题之一，它在超快动力学、生物医疗、高速光通讯以及精密加工等领域有着广泛的应用。光纤锁模激光器由于其结构简单、成本低、免维护等优点成为超短脉冲激光器领域一个及其重要的分支。光纤锁模激光器可以通过主动锁模、被动锁模以及主被动混合锁模三种方式获得，被动锁模是超短脉冲激光器最有效的获得方式，它结构简单，在腔内不使用调制器等有源器件就能实现超短脉冲输出。

基于法布里-帕罗(F-P)腔结构的光纤锁模激光器通常使用光纤光栅与SESAM之间形成光学谐振腔来实现被动锁模，但是这种结构的锁模激光器，由于光纤光栅自身的缺陷，拥有如下缺点:

1、光纤光栅易受机械振动与环境温度变化的影响，容易导致锁模不稳定，甚至导致激光器锁模状态终止。

2、光纤光栅的光谱很难做成平顶结构，导致锁模激光器输出光谱不平坦，这对后续的激光器放大非常不利。

3、啁啾光纤光栅的啁啾量很难控制的很小，反射率较低，因此基于啁啾光纤光栅的锁模激光器很难做成高重复频率锁模激光器，并且锁模激光器经常自启动困难，特别是飞秒锁模激光器，自启动更困难。

发明内容

针对上述基于光纤光栅与SESAM之间形成腔结构锁模激光器中存在的缺点，本发明提出了一种全光纤被动锁模激光器，利用集成多膜层滤光片的全光纤器件代替光纤光栅，解决了锁模激光器易受机械振动、环境温度变化的影响、自启动困难、光谱不平坦等问题。

本发明解决其技术问题，所采用的全光纤被动锁模激光器，包含可饱和吸收镜、增益光纤、波分复用器、泵浦源以及集成多膜层滤光片的全光纤器件；可饱和吸收镜的输入端通过单模保偏光纤与增益光纤的一端连接，泵浦源的输出端通过单模保偏光纤连接波分复用器的一个输入端，波分复用器与全光纤器件之间通过单模保偏光纤连接后，与增益光纤的另一端通过单模保偏光纤连接，全光纤器件与可饱和吸收镜之间形成激光器振荡腔。

进一步地，在本发明的全光纤被动锁模激光器中，波分复用器位于全光纤器件与增益光纤之间，波分复用器的另一输入端与全光纤器件的一端通过单模保偏光纤连接，波分复用器的输出端与增益光纤的所述另一端通过单模保偏光纤连接，全光纤器件的另一端作为锁模激光输出端；或者，