专利名称：高重频锁模光纤激光器的利记博彩app
技术领域：
本发明属于激光超短脉冲，特别是一种高重频锁模光纤激光器。
背景技术：
高重复频率(简称为高重频)超短脉冲激光器是高速光采样、精确距离测量、精密激光雷达等科研、工业、国防军事应用的关键技术，是激光技术发展的前沿方向之一，也是近来激光器研究领域的一大热点问题。更高的重复频率意味着更大的纵模间隔。GHz以上量级锁模脉冲序列频域上的各阶纵模将能被现有的滤波元件区分，易于实现对单纵模进行强度、相位调制，获得所需要的波形，从而应用在高速光通信系统、激光与物质相互作用、量子动力学控制等领域。锁模光纤激光器是实现超短脉冲最有效的方式之一。目前的现有高重频锁模光纤器有主动锁模、被动谐波锁模和超短腔锁模三种方式。主动锁模参 JAL Feng, H. , et al. , Generation of IO-GHz ultra-short pulseswith low time jitter in an actively mode-locked fiber laser.Laser Wrysics，2011. 21 ( 增加了有源调制器破坏了全光纤结构，更进一步的为了获得高重频和稳定的脉冲序列，需要复杂的高频电路及反馈电路作为支持，加以控制，这将直接导致系统的复杂和昂贵，而且由于电学带宽的限制，脉冲最短只能达到皮秒量级；采用被动谐波锁模虽可以获得飞秒级脉冲参见Sobon，G.，et al.，IOGHzpassive harmonic mode-locking in Er-Yb double-clad fiber laser. OpticsCommunications, 2011.284(18)，但是通常需要很高的泵浦功率来达到高次谐波的目的，又因为不是工作于基频状态，其脉冲的均勻性和稳定性存在一定问题，光纤激光器的结构也通常较为复杂。基于短腔结构的高重复频率被动锁模技术不需任何外界的有源调制器件，而且由于腔长较短，基本不用考虑色散问题，激光器结构简单，脉冲质量较稳定，但是其稳态锁模脉冲重复频率取决于腔体长度。磷酸盐玻璃对稀土离子具有极高的溶解度，而且可忽略团簇效应，随着多组分氧化物玻璃光纤制备技术的发展，国内外均制备出了增益系数达到5dB/cm的铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，在短腔单频光纤激光器中已得到良好的应用。掺稀土磷酸盐玻璃光纤的增益系数比石英光纤高两个数量级，使其成为研究高重频被动锁模光纤激光器的理想增益介质。超短腔锁模光纤激光器基本采用磷酸盐光纤作为增益介质，其锁模器件大多采用半导体饱和吸收镜(简称为SESAMs)参见Byun，H.，et al.，Compact, stabIeIGHz femtosecond Er-doped fiber lasers. Appl. Opt.，2010. 49 09)，然而 SESAMs可调谐范围很窄，而且需要很复杂的生产和包装过程，其散热问题也需特别注意。一种简单而经济的替代方案是采用单壁碳纳米管(简称为SWCNTs) [Yamashita, S.，et al. , 5-GHz pulsed fiber Fabry-Perot laser mode-locked using carbonnanotubes. Photonics Technology Letters, IEEE, 2005. 17(4)，其工作波长取决于SWCNTs的直径，可调谐范围较窄；如果要获得较大的可调节范围必须采用多种直径的SWCNTs，这将导致非饱和损耗的增大和损伤阈值的减小，从而影响其可饱和吸收作用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高重频锁模激光器，该锁模光纤激光器，具有体积小，系统简单，转化效率高，使用波长范围大，损伤阈值高，产生的超短脉冲输出性能稳定的特点。本发明的的技术解决方案如下 一种高重频锁模光纤激光器，包括泵浦激光器和激光谐振腔，其特点在于，所述的激光谐振腔是FP腔结构，增益介质和锁模元件位于两个光纤连接件的端面之间，该光纤连接件的端面镀有双色膜，所述的增益光纤为掺稀土离子的磷酸盐光纤，所述的锁模元件为石墨烯，所述的激光谐振腔的一端经激光隔离器直接输出，该激光谐振腔的另一端接波分复用器的一个输出端，该波分复用器的一个输入端接所述的泵浦激光器，该波分复用器的另一个输出端接激光隔离器输出激光，所述的激光谐振腔的温度由温度控制系统控制。所述的增益光纤为掺稀土离子的磷酸盐光纤，其长度的取值范围为l-5cm。所述的双色膜是具有对所述的激光谐振腔O)的输出激光波段范围高反，对所述的泵浦激光器的泵浦光高透的双色膜；优选激光输出反射率90%，泵浦波段透射率大于 95%。所述的锁模元件为石墨烯，该石墨烯采用光诱导吸附或溅射工艺镀于所述的双色膜上获得，或采用成单层石墨烯膜直接贴附在双色膜上制成。由泵浦激光器输出的光经过波分复用器和双色膜进入增益光纤，产生的激光在两个双色膜之间谐振，并由锁模元件调制形成超短脉冲可以从两端同时耦合输出。所述的隔离器的作用在于防止输出激光反射影响腔内激光的分布和形成。所述温度控制系统的作用是防止激光器长期运转过程中的热积累效应对激光器稳定运行的干扰，同时也保证了激光器工作于最佳温度，获得最大转换效率和最佳稳定的脉冲输出。所述的增益光纤为掺稀土离子的磷酸盐光纤，长度l-5cm可调，重复频率可达 2-IOGHz ο所述隔离器为激光输出波段隔离器。本发明具有以下有益效果1、近几年来对石墨烯的研究发现，基于石墨烯的饱和吸收体具有超短的恢复时间，较低的饱和阈值和非饱和损耗。与SWCNTs的小半径和大表面张力不同，石墨烯由于独特的二维结构，其表面张力很小，具有比SWCNTs更高的损伤阈值。与不同管壁直径SWCNTs 的波长选择性相比，石墨烯在宽范围内具有平坦的透过率，可用于大范围波长内的锁模。因此，基于石墨烯锁模的超短光脉冲产生技术更有发展前景和应用价值。2、本发明基于石墨烯的高重频锁模光纤激光器，是将掺稀土磷酸盐光纤置于陶瓷插针与普通光纤连接器对接，并利用石墨烯作为饱和吸收体，产生超短脉冲的被动锁模光纤激光器，结构简单，性能稳定，是一种很有潜力的高重频超短脉冲产生载体，具有广泛的应用前景。
3、与传统的基于主动锁模高重频锁模光纤激光器采用有源调制器和长环形腔比较，本发明无需任何有源调制器，即无需复杂的电路反馈系统对其进行控制，故系统结构简单；而且本发明具有体积小，结构简单，系统简洁的特点；4、与被动谐波锁模的高重频锁模光纤激光器复杂的腔体结构和长环形腔比较，本发明的腔体结构十分简单，调整方便；而且本发明工作于基频状态，激光输出更稳定。5、目前已有的超短腔锁模光纤激光器，主要采用半导体饱和吸收镜(SESAMs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)作为锁模元件，与半导体饱和吸收镜(SESAMs)和单壁碳纳米管 (SffCNTs)相比，本发明的锁模元件易制备，成本低，波长调谐范围大，非饱和损耗小，损伤阈值大的特点。6、实验表明，本发明不需要外界附加调制即可产生稳定的皮秒乃至飞秒量级，重复频率大于IGHz的超短脉冲序列，结构简单，可实现全光纤集成。
图1是本发明高重频锁模光纤激光器的结构2是本发明高重频锁模光纤激光器的谐振腔的结构图
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。本发明高重频锁模光纤激光器的结构如图1所示。由图可见，本发明高重频锁模光纤激光器，包括泵浦激光器7和激光谐振腔2，所述的激光谐振腔2是FP腔结构，增益介质11和锁模元件10位于两个光纤连接件8的端面之间，该光纤连接件的端面镀有双色膜 9，所述的增益光纤11为掺稀土离子的磷酸盐光纤，所述的锁模元件10为石墨烯，所述的激光谐振腔2的一端经激光隔离器1输出，该激光谐振腔2的另一端接波分复用器5的一个输出端，该波分复用器5的输入端接所述的泵浦激光器7，该波分复用器5的另一个输出端经激光隔离器1输出激光，所述的激光谐振腔2的温度由温度控制系统控制，该温度控制系统由热敏电阻4和半导体致冷器5及其温控电路6组成，保证激光器工作于最佳温度。所述的增益光纤11为掺稀土离子的磷酸盐光纤，其长度的取值范围为l-5cm。所述的双色膜9是具有对所述的激光谐振腔2的输出激光波段范围高反，对所述的泵浦激光器7的泵浦光高透的双色膜；优选激光输出反射率90%，泵浦波段透射率大于 95%。所述的锁模元件10为石墨烯，该石墨烯采用光诱导吸附或溅射工艺镀于所述的双色膜9上获得，或采用成单层石墨烯膜直接贴附在双色膜9上制成。一个实施例的具体参数如下所述的泵浦激光器7，使用980nm单模半导体激光器，输出功率200-600mW可选；所述的隔离器1采用1550nm波段偏振无关光隔离器；所述的激光谐振腔2是用铜质封装盒子加以封装的；所述的波分复用器3是采用熔融拉锥型 980/1550nm波分复用耦合器，4、5、6分别是热敏电阻，半导体制冷器(TECs)和温控电路板及电源，构成温度控制系统，这是一般的现有技术恕我在此不再赘述。其中，980nm半导体激光器7发出的激光经波分复用器3进入激光谐振腔2，该激光谐振腔2输出的激光经隔离器1输出，隔离器1隔离了反射激光，确保了激光腔内的光场不受影响。调整激光器至最佳状态，铜质盒子的封装保证激光腔不受外界空气振动等影响。 热敏电阻4、半导体制冷器(TECs) 5和温控电路板6及开关组成温控反馈系统，保证激光器运行在最佳温度状态，减小外界温度对其影响及激光器长时间运转的热积累效应的影响。 因此整个激光器启动后，当泵浦功率超过锁模阈值时，基本处于稳定运行状态。图2给出本发明高重频锁模光纤激光器腔的结构示意图。图2中，10为石墨烯膜； 8为1060光纤的PC/FC光纤连接器，9是1550nm波段90%反射率，980nm波段大于95%的透射率的薄膜9 ;11为Icm铒镱共掺的磷酸盐光纤；因此获得的腔长约1cm，可获得重复频率为IOGHz的超短脉冲序列。基于石墨烯的高重频锁模光纤激光器腔由表面镀有激光波长双色膜9的FC/PC光纤连接器8作为谐振腔镜，构成FP腔；其中一端连接头8在双色膜9表面利用光诱导吸附的方法，控制光功率和时间，从石墨烯DMF溶液中吸附单层石墨烯片，并烘干，获得锁模元件10 ；铒镱共掺磷酸盐光纤11将其置于标准陶瓷插针中固定。三者组合拼接并封装，可获得图1中的激光谐振腔2。实验表明，本发明不需要外界附加调制即可产生稳定的皮秒乃至飞秒量级，重复频率大于IGHz的超短脉冲序列，结构简单，可实现全光纤集成。
权利要求
1.一种高重频锁模光纤激光器，包括泵浦激光器(7)和激光谐振腔O)，其特征在于， 所述的激光谐振腔(2)是FP腔结构，增益介质(11)和锁模元件(10)位于两个光纤连接件(8)的端面之间，该光纤连接件的端面镀有双色膜(9)，所述的增益光纤(11)为掺稀土离子的磷酸盐光纤，所述的锁模元件(10)为石墨烯，所述的激光谐振腔O)的一端经激光隔离器(1)输出，该激光谐振腔( 的输入端接波分复用器( 的一个输出端，该波分复用器(5)的输入端接所述的泵浦激光器(7)，该波分复用器( 的另一个输出端经激光隔离器 (1)输出激光，所述的激光谐振腔O)的温度由温度控制系统控制，该温度控制系统由热敏电阻(4)和半导体致冷器( 及其温控电路(6)组成，保证激光器工作于最佳温度。
2.根据权利要求1所述的高重频锁模光纤激光器，其特征在于所述的掺稀土离子的磷酸盐光纤的长度的取值范围为l-5cm。
3.根据权利要求1所述的高重频锁模光纤激光器，其特征在于所述的双色膜(9)是具有对所述的激光谐振腔O)的输出激光波段范围高反，对所述的泵浦激光器(7)的泵浦光高透的双色膜；优选激光输出反射率90%，泵浦波段透射率大于95%。
4.根据权利要求1所述的高重频锁模光纤激光器，其特征在于所述的石墨烯采用光诱导吸附或溅射工艺镀于所述的双色膜(9)上获得，或采用成单层石墨烯膜直接贴附在双色膜(9)上制成。
全文摘要
一种高重频锁模光纤激光器，包括泵浦激光器和激光谐振腔，所述的激光谐振腔是FP腔结构，增益介质和锁模元件位于两个光纤连接件的端面之间，该光纤连接件的端面镀有双色膜，所述的增益光纤为掺稀土离子的磷酸盐光纤，所述的锁模元件为石墨烯，所述的激光谐振腔的一端经激光隔离器直接输出，该激光谐振腔的另一端接波分复用器的一个输出端，该波分复用器的一个输入端接所述的泵浦激光器，该波分复用器的另一个输出端接激光隔离器输出激光，所述的激光谐振腔的温度由温度控制系统控制。本发明不需要外界附加调制即可产生稳定的皮秒乃至飞秒量级，重复频率大于1GHz的超短脉冲序列，结构简单，可实现全光纤集成。
文档编号H01S3/067GK102496842SQ20111042173
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者叶泞泞, 叶青, 潘政清, 瞿荣辉, 蔡海文 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所