一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器的制造方法
【專利摘要】一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，由光纖耦合輸出激光二極管、波分復(fù)用耦合器、摻鐿單模光纖、光纖頻譜濾波器、單模光纖、光纖準直器、四分之一波片、二分之一波片、偏振分光棱鏡、45°反射鏡、光柵、光纖隔離器組成；利用負啁啾脈沖在摻鐿單模光纖中放大時的自相位調(diào)制壓縮光譜，形成窄帶無啁啾皮秒脈沖，由光纖頻譜濾波器消除非線性光譜壓縮殘余旁瓣，在單模光纖中完成自相似演化，直接輸出寬帶線性啁啾拋物線脈沖，去啁啾后輸出傅里葉變換極限飛秒激光。本發(fā)明飛秒激光器效率高，自相似演化光譜展寬量大，可以獲得高能量、窄脈寬的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單。
【專利說明】一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超快激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]被動鎖模光纖飛秒激光器具有成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、可自啟動、光束質(zhì)量好和穩(wěn)定性強等突出優(yōu)勢，在光學(xué)頻率計量、高精高速材料加工、太赫茲產(chǎn)生、高精度大尺度距離測量、生物醫(yī)學(xué)成像、組織處理以及納米診斷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。飛秒激光脈沖在被動鎖模光纖激光器中的形成過程主要是增益、群速度色散和自相位調(diào)制三者的演變平衡過程?？娠柡臀阵w在其中起到啟動和穩(wěn)定鎖模的作用，目前最常用的是非線性偏振旋轉(zhuǎn)方式。在光纖激光器腔內(nèi)呈負色散的情況下，群速度色散與自相位調(diào)制效應(yīng)的平衡支持光孤子的產(chǎn)生，稱為孤子鎖模，是最早發(fā)展起來的光纖鎖模技術(shù)。然而，這種孤子鎖模光纖激光器一般情況下只能獲得脈沖能量幾十皮焦耳(pJ，1_12 J)、脈沖寬度數(shù)百飛秒的激光脈沖，過高的能量會引入過大的非線性相位積累，破壞穩(wěn)定的鎖模運轉(zhuǎn)。為提高光纖飛秒激光器的輸出指標，獲得更高的脈沖能量和更短的脈沖寬度，在腔內(nèi)引入大小相同、符號相反的色散分布，使脈沖在腔內(nèi)周期性地展寬和壓縮的鎖模機制稱為呼吸孤子鎖?；蛏⒐芾砉伦渔i模。利用這種方式可以有效地降低腔內(nèi)脈沖峰值功率，將鎖模光纖激光器的輸出脈沖能量提高到納焦耳(nj，10_9 J)量級。但是，呼吸孤子脈沖能量的進一步提高依然會引發(fā)脈沖分裂等不穩(wěn)定現(xiàn)象。帶有線性啁啾的拋物線形脈沖可以在正色散增益光纖中產(chǎn)生并自相似地放大而不發(fā)生分裂，從而支持更高能量的脈沖輸出，當光纖激光器腔內(nèi)呈較大的凈正色散時，也可以在光纖激光器內(nèi)實現(xiàn)脈沖自相似演化，稱為自相似鎖模。由于自相似脈沖具有拋物線脈沖形狀和線性啁啾，可以承受更高的非線性擾動而不發(fā)生光波分裂，避免脈沖裂變，因此自相似鎖模方式可以將呼吸孤子鎖模光纖飛秒激光器輸出脈沖能量提高2個數(shù)量級，同時由于自相似脈沖只帶有線性啁啾，只需采用簡單的腔外色散補償就可以獲得高質(zhì)量的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖。除此之外，自相似鎖模光纖激光器的時間抖動小，噪聲小，非常適合諸如光學(xué)頻率梳之類的精密科學(xué)研究。
[0003]鎖模光纖激光器腔內(nèi)的脈沖自相似演化最早是在一段正色散的長普通單模光纖中實現(xiàn)的，這種自相似鎖模激光器采用的增益光纖很短，使得脈沖放大過程中幾乎沒有色散和非線性作用，避免破壞單模光纖中的脈沖自相似演化過程，腔內(nèi)采用光柵對補償脈沖在單模光纖中自相似演化累積的啁啾，實現(xiàn)激光器自洽。但是在這種腔型結(jié)構(gòu)中光纖放大器的有限增益帶寬最終會破壞脈沖的自相似演化，從而限制輸出飛秒激光脈沖能量和脈沖寬度指標的進一步提高?，F(xiàn)有的另一類自相似鎖模光纖激光器其腔內(nèi)的脈沖自相似演化過程是在正色散的長增益光纖中完成的，并通過在負色散光纖中的孤子脈沖演化或引入窄帶頻譜濾波環(huán)節(jié)來平衡非線性相位積累和穩(wěn)定脈沖成形，實現(xiàn)激光器自洽。其中，第一種自相似-孤子鎖模方式中，脈沖能量放大和光譜展寬最終受限于負色散光纖中的脈沖孤子裂變；而第二種耗散自相似鎖模方式，通常采用衍射光柵結(jié)合光纖準直器形成高斯形窄帶濾波器，實現(xiàn)強烈的光譜濾波以完成增益光纖中的脈沖自相似放大演化，這種腔型結(jié)構(gòu)不僅引入了過多的空間分立元件，占用空間大、光路調(diào)節(jié)困難、喪失了光纖激光器最重要的緊湊性和易操作優(yōu)勢，而且這種直接采用附加頻譜濾波裝置窄化放大脈沖光譜的方式，損失了大部分的腔內(nèi)脈沖能量，不利于高能量和窄脈寬的飛秒激光脈沖輸出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器。該飛秒激光器不受增益帶寬限制，不依賴附加分立元件的強制光譜濾波，能量損耗小，能夠獲得高能量、窄脈寬的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，包括:光纖耦合輸出激光二極管、波分復(fù)用耦合器、摻鐿單模光纖、光纖頻譜濾波器、單模光纖、第一光纖準直器、第一四分之一波片、第一二分之一波片、偏振分光棱鏡、第一 45°反射鏡、第二二分之一波片；第一光柵、第二光柵、爬高鏡、第二四分之一波片、第二光纖準直器、光纖隔離器和第二 45°反射鏡；
[0007]光纖耦合輸出激光二極管作為所述飛秒激光器的泵浦光源，輸出泵浦光經(jīng)由波分復(fù)用耦合器的泵浦端耦合入摻鐿單模光纖產(chǎn)生激光，波分復(fù)用耦合器的輸出端直接與摻鐿單模光纖熔接；
[0008]摻鐿單模光纖作為所述飛秒激光器的增益介質(zhì)放大負啁啾脈沖，利用摻鐿單模光纖的自相位調(diào)制作用感應(yīng)正頻率啁啾以平衡初始負啁啾，使得負啁啾脈沖的長、短波部分脈沖能量重新分布，不斷向中心波長附近集中，在放大負啁啾脈沖能量的同時實現(xiàn)負啁啾脈沖光譜非線性壓縮，在摻鐿單模光纖后形成窄帶的高峰值功率的無啁啾皮秒脈沖；
[0009]摻鐿單模光纖輸出端直接與光纖頻譜濾波器熔接，光纖頻譜濾波器消除脈沖非線性光譜壓縮后殘余的低功率光譜旁瓣；
[0010]光纖頻譜濾波器后面熔接有單模光纖，所述無啁啾皮秒脈沖在單模光纖的自相位調(diào)制和正群速度色散作用下完成自相似演化和光譜展寬，形成寬帶的線性啁啾拋物線脈沖；
[0011]單模光纖之后熔接有第一光纖準直器，將所述線性啁啾拋物線脈沖從單模光纖中耦合輸出至空間，依次經(jīng)過第一四分之一波片和第一二分之一波片，將所述寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振態(tài)從橢圓偏振光調(diào)整為線性偏振光；
[0012]偏振態(tài)調(diào)整為線性偏振光的寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過偏振分光棱鏡分為兩部分，一部分通過偏振分光棱鏡反射端輸出，作為所述飛秒激光器的輸出；另一部分通過偏振分光棱鏡透射到第一 45°反射鏡上，經(jīng)過第一 45°反射鏡改變光路傳輸方向后，再經(jīng)過第二二分之一波片之后，寬帶線性啁啾拋物線脈沖進入由第一光柵和第二光柵構(gòu)成的光柵對，寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過所述光柵對之后由爬高鏡折返，再次進入所述光柵對，通過所述光柵對之后變?yōu)樨撨泵}沖，負啁啾脈沖依次通過第二二分之一波片和第二 45°反射鏡，第二 45°反射鏡將負啁啾脈沖改變方向，負啁啾脈沖之后經(jīng)過第二四分之一波片從線性偏振光再次轉(zhuǎn)換為橢圓偏振光，之后通過第二光纖準直器進入光纖隔離器，保證負啁啾脈沖沿單一方向傳輸，光纖隔離器的輸出端與波分復(fù)用I禹合器的信號輸入端熔接，負啁啾脈沖通過光纖隔離器和波分復(fù)用耦合器之后，再次進入摻鐿單模光纖進行光譜壓縮放大，完成一次腔內(nèi)激光脈沖振蕩循環(huán)。
[0013]所述飛秒激光器為非線性偏振旋轉(zhuǎn)環(huán)形激光腔結(jié)構(gòu)。
[0014]所述飛秒激光器的輸出耦合比率通過旋轉(zhuǎn)第一四分之一波片和第一二分之一波片進行調(diào)整。
[0015]所述第二二分之一波片將寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振方向調(diào)整為光柵對最大衍射效率方向。
[0016]所述爬高鏡包括兩個45°反射鏡，該兩個45°反射鏡之間夾角為90°。
[0017]所述負啁啾脈沖啁啾量的大小通過調(diào)整第一光柵和第二光柵間距實現(xiàn)。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0019](I)本發(fā)明提供的基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，利用增益光纖的自相位調(diào)制作用感應(yīng)正頻率啁啾平衡初始負啁啾，在放大激光脈沖能量的同時進行光譜壓縮，以此實現(xiàn)腔內(nèi)脈沖的非線性相位平衡，穩(wěn)定自相似脈沖成形，不同于傳統(tǒng)自相似鎖模激光器，本發(fā)明不依賴于附加分立元件的強制光譜濾波，極大地降低了腔內(nèi)脈沖能量損耗，提高了激光器效率，可以直接從光纖鎖模激光器輸出高能量(>10 nj)的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖。
[0020](2)本發(fā)明提供的基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，利用負啁啾脈沖在增益光纖中的光譜壓縮放大過程可以大大提升腔內(nèi)脈沖的光譜能量密度，由此極大地增加了普通單模光纖自相位調(diào)制作用下的脈沖光譜展寬；同時在增益光纖中脈沖光譜不斷窄化，使得脈沖光譜寬度遠小于放大器增益帶寬，從而有效避免了增益整形對腔內(nèi)脈沖演化的擾動，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以實現(xiàn)超出增益帶寬的自相似鎖模運轉(zhuǎn)，獲得窄脈寬(〈30 fs)的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖。
[0021](3)發(fā)明提供的基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，相比于現(xiàn)有自相似鎖模激光器，本發(fā)明不需要附加空間分立元件進行窄帶濾波來實現(xiàn)激光器自洽，結(jié)構(gòu)緊湊，光路簡單，操作方便，工作穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為數(shù)值模擬的本發(fā)明激光器摻鐿單模光纖后形成的窄帶無啁啾皮秒脈沖時域強度曲線和相位曲線；
[0024]圖3為數(shù)值模擬的本發(fā)明激光器摻鐿單模光纖后形成的窄帶無啁啾皮秒脈沖光譜強度曲線；
[0025]圖4為數(shù)值模擬的本發(fā)明激光器偏振分光棱鏡反射端輸出的寬帶拋物線形啁啾脈沖時域強度曲線和擬合的拋物線形脈沖強度曲線；
[0026]圖5為數(shù)值模擬的本發(fā)明激光器偏振分光棱鏡反射端輸出的寬帶拋物線形啁啾脈沖光譜強度曲線；
[0027]圖6為數(shù)值模擬的本發(fā)明激光器輸出脈沖經(jīng)光柵對壓縮后的飛秒激光脈沖。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行進一步的詳細描述。
[0029]本發(fā)明飛秒激光器利用負啁啾脈沖在正色散增益光纖中放大過程中的自相位調(diào)制效應(yīng)感應(yīng)正頻率啁啾以平衡初始負啁啾，使得負啁啾脈沖的長、短波部分脈沖能量重新分布，不斷向中心波長附近集中，在放大負啁啾脈沖能量的同時實現(xiàn)光譜非線性壓縮，形成窄帶的高峰值功率的無啁啾皮秒脈沖再注入到單模光纖，利用單模光纖的自相位調(diào)制和正群速度色散完成自相似演化和光譜展寬，直接輸出寬帶的線性啁啾拋物線脈沖，去啁啾后可獲得高能量、窄脈寬的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖。不同于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中腔內(nèi)激光脈沖的非線性相位平衡過程并不依賴于附加分立元件的強制光譜濾波，而是利用增益光纖的自相位調(diào)制作用感應(yīng)的正頻率啁啾平衡初始負啁啾，在放大脈沖能量的同時實現(xiàn)光譜壓縮，極大地降低了腔內(nèi)脈沖能量損耗，提高了激光器的效率，有利于獲得高能量的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖；由光譜壓縮放大帶來脈沖光譜能量密度的提升，極大地增加了脈沖在單模光纖中獲得的光譜展寬，同時由于在增益光纖中脈沖光譜不斷窄化，遠小于放大器增益帶寬，從而有效避免了增益整形的擾動，有利于實現(xiàn)超出增益帶寬的自相似鎖模運轉(zhuǎn)，獲得窄脈寬的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖；由于不需要采用空間分立元件實現(xiàn)窄帶濾波，該激光器還具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單的特點。
[0030]本發(fā)明基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用非線性偏振旋轉(zhuǎn)環(huán)形激光腔結(jié)構(gòu)。包括光纖耦合輸出激光二極管1、波分復(fù)用耦合器
2、摻鐿單模光纖3、光纖頻譜濾波器4、單模光纖5、第一光纖準直器6、第一四分之一波片
7、第一二分之一波片8、偏振分光棱鏡9、第一 45°反射鏡10、第二二分之一波片11 ;第一光柵12、第二光柵13、爬高鏡14、第二四分之一波片15、第二光纖準直器16、光纖隔離器17和第二 45°反射鏡18。光纖I禹合輸出激光二極管I作為飛秒激光器的泵浦光源，輸出980nm連續(xù)泵浦光經(jīng)由波分復(fù)用耦合器2的泵浦端耦合入摻鐿單模光纖3產(chǎn)生激光，波分復(fù)用耦合器2的輸出端直接與摻鐿單模光纖3熔接。摻鐿單模光纖3作為所述飛秒激光器的增益介質(zhì)放大負啁啾脈沖，利用摻鐿單模光纖3的自相位調(diào)制作用感應(yīng)正頻率啁啾以平衡初始負啁啾，形成無啁啾的高峰值功率?1kW皮秒脈沖，脈沖時域強度曲線和相位曲線分別如圖2中18和19所示，使得負啁啾脈沖的長、短波部分脈沖能量重新分布，不斷向中心波長附近集中，在放大負啁啾脈沖能量的同時實現(xiàn)負啁啾脈沖光譜非線性壓縮，形成窄帶2nm?3nm的無啁啾皮秒脈沖，光譜強度曲線如圖3中20所示，在摻鐿單模光纖后形成窄帶的高峰值功率的無啁啾皮秒脈沖。摻鐿單模光纖3的輸出端直接與光纖頻譜濾波器4熔接，該濾波器的帶寬為3nm?5nm，由此消除負啁啾脈沖在摻鐿單模光纖3中進行非線性光譜壓縮后殘余的低功率光譜旁瓣。光纖頻譜濾波器4后面熔接有單模光纖5，使得窄帶高峰值功率無啁啾皮秒脈沖在單模光纖5的自相位調(diào)制和正群速度色散的共同作用下完成自相似演化和光譜展寬。單模光纖5后輸出的脈沖時域強度曲線如圖4中21所示，擬合的拋物線形脈沖強度曲線22與曲線21的一致性，說明脈沖在單模光纖5中完成了自相似演化形成拋物線脈沖。由于自相似演化初期脈沖的峰值功率高，在單模光纖5自相位調(diào)制作用下的光譜展寬量大，生成的拋物線脈沖具有寬帶50nm?60nm光譜，如圖5中光譜強度曲線23所示。單模光纖5之后熔接有第一光纖準直器6，將寬帶線性啁啾拋物線脈沖從單模光纖5中耦合輸出至空間，依次經(jīng)過第一四分之一波片7和第一二分之一波片8，將寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振態(tài)從橢圓偏振光調(diào)整為線性偏振光，而后通過偏振分光棱鏡9分為兩部分。第一四分之一波片7和第一二分之一波片8固定在可旋轉(zhuǎn)調(diào)整架上,偏振分光棱鏡9固定在水平棱鏡架上。寬帶線性啁啾拋物線脈沖的一部分通過偏振分光棱鏡9反射端直接輸出，通過旋轉(zhuǎn)第一四分之一波片7和第一二分之一波片8可以調(diào)整該輸出耦合比率，在激光腔外采用光柵對補償直接輸出的寬帶拋物線脈沖的線性正啁啾，可以獲得脈沖寬度〈30 fs的傅里葉變換極限飛秒激光脈沖，對應(yīng)的歸一化脈沖時域強度曲線和脈沖啁啾曲線分別如圖6中24和25所示。另一部分寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過偏振分光棱鏡9透射到第一45°反射鏡10上，經(jīng)過第一 45°反射鏡10改變光路傳輸方向后，再經(jīng)過第二二分之一波片11之后進入由第一光柵12和第二光柵13構(gòu)成的光柵對。其中，第二二分之一波片11固定在可旋轉(zhuǎn)調(diào)整架上，用于調(diào)整寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振方向為光柵對最大衍射效率方向。第一光柵12和第二光柵13以里特羅角插入光路以減少損耗，平行放置為脈沖提供負啁啾，第二光柵13固定在一維精密微位移平臺上，用于微調(diào)光柵對間距。寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過光柵對之后由兩個成90°夾角放置的45°反射鏡組成的爬高鏡14折返，沿低于入射光路水平面且平行于入射光路返回，再次進入第一光柵12和第二光柵13，由此帶有正啁啾的寬帶拋物線脈沖被補償成負啁啾脈沖。負啁啾脈沖啁啾量的大小通過調(diào)整第一光柵12和第二光柵13的間距控制，光柵對間距越大，負啁啾量越大。負啁啾脈沖依次通過第二二分之一波片11和第二 45°反射鏡18，第二 45°反射鏡18將負啁啾脈沖改變方向，負啁啾脈沖之后經(jīng)過第二四分之一波片15從線性偏振光再次轉(zhuǎn)換為橢圓偏振光，之后通過第二光纖準直器16進入光纖隔離器17，第二光纖準直器16的尾纖直接與光纖隔離器17的輸入端熔接，保證負啁啾脈沖沿單一方向傳輸。光纖隔離器17的輸出端直接與波分復(fù)用耦合器2的信號輸入端熔接，負啁啾脈沖通過光纖隔離器17和波分復(fù)用耦合器2之后，再次進入摻鐿單模光纖3進行光譜壓縮放大，由此完成一次腔內(nèi)激光脈沖振蕩循環(huán)。飛秒激光器中的波分復(fù)用耦合器2、光纖頻譜濾波器4、第一光纖準直器6和第二光纖準直器16、光纖隔離器17的尾纖共長2m?3m,光纖類型相同,纖芯直徑和數(shù)值孔徑與摻鐿單模光纖3相匹配。飛秒激光器中的第一四分之一波片7、第一二分之一波片8、偏振分光棱鏡9、第一45°反射鏡10、第二二分之一波片11、第一光柵12、第二光柵13、爬高鏡14、第二四分之一波片15和第二 45°反射鏡18的中心波長均為1040nm，工作波長覆蓋100nm?IlOOnm波段。飛秒激光器工作情況是自動維持，輸出監(jiān)視主要利用光譜分析儀觀察脈沖光譜，利用自相關(guān)器觀測脈沖形狀。
[0031]本發(fā)明未詳細說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于包括:光纖耦合輸出激光二極管(I)、波分復(fù)用I禹合器(2)、摻鐿單模光纖(3)、光纖頻譜濾波器(4)、單模光纖(5)、第一光纖準直器(6)、第一四分之一波片(7)、第一二分之一波片(8)、偏振分光棱鏡(9)、第一 45°反射鏡(10)、第二二分之一波片(11);第一光柵(12)、第二光柵(13)、爬高鏡(14)、第二四分之一波片(15)、第二光纖準直器(16)、光纖隔離器(17)和第二 45°反射鏡(18)； 光纖耦合輸出激光二極管(I)作為所述飛秒激光器的泵浦光源，輸出泵浦光經(jīng)由波分復(fù)用耦合器(2)的泵浦端耦合入摻鐿單模光纖(3)產(chǎn)生激光，波分復(fù)用耦合器(2)的輸出端直接與摻鐿單模光纖(3)熔接； 摻鐿單模光纖(3)作為所述飛秒激光器的增益介質(zhì)放大負啁啾脈沖，利用摻鐿單模光纖(3)的自相位調(diào)制作用感應(yīng)正頻率啁啾以平衡初始負啁啾，使得負啁啾脈沖的長、短波部分脈沖能量重新分布，不斷向中心波長附近集中，在放大負啁啾脈沖能量的同時實現(xiàn)負啁啾脈沖光譜非線性壓縮，在摻鐿單模光纖(3)后形成窄帶的高峰值功率的無啁啾皮秒脈沖； 摻鐿單模光纖(3)輸出端直接與光纖頻譜濾波器(4)熔接，光纖頻譜濾波器(4)消除脈沖非線性光譜壓縮后殘余的低功率光譜旁瓣； 光纖頻譜濾波器(4)后面熔接有單模光纖(5)，所述無啁啾皮秒脈沖在單模光纖(5)的自相位調(diào)制和正群速度色散作用下完成自相似演化和光譜展寬，形成寬帶的線性啁啾拋物線脈沖； 單模光纖(5)之后熔接有第一光纖準直器￠)，將所述線性啁啾拋物線脈沖從單模光纖(5)中耦合輸出至空間，依次經(jīng)過第一四分之一波片(7)和第一二分之一波片(8)，將所述寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振態(tài)從橢圓偏振光調(diào)整為線性偏振光； 偏振態(tài)調(diào)整為線性偏振光的寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過偏振分光棱鏡(9)分為兩部分，一部分通過偏振分光棱鏡(9)反射端輸出，作為所述飛秒激光器的輸出；另一部分通過偏振分光棱鏡(9)透射到第一 45°反射鏡(10)上，經(jīng)過第一 45°反射鏡(10)改變光路傳輸方向后，再經(jīng)過第二二分之一波片(11)之后，寬帶線性啁啾拋物線脈沖進入由第一光柵(12)和第二光柵(13)構(gòu)成的光柵對，寬帶線性啁啾拋物線脈沖通過所述光柵對之后由爬高鏡(14)折返，再次進入所述光柵對，通過所述光柵對之后變?yōu)樨撨泵}沖，負啁啾脈沖依次通過第二二分之一波片(11)和第二 45°反射鏡(18)，第二 45°反射鏡(18)將負啁啾脈沖改變方向，負啁啾脈沖之后經(jīng)過第二四分之一波片(15)從線性偏振光再次轉(zhuǎn)換為橢圓偏振光，之后通過第二光纖準直器(16)進入光纖隔離器(17)，保證負啁啾脈沖沿單一方向傳輸，光纖隔離器(17)的輸出端與波分復(fù)用耦合器(2)的信號輸入端熔接，負啁啾脈沖通過光纖隔離器(17)和波分復(fù)用耦合器(2)之后，再次進入摻鐿單模光纖(3)進行光譜壓縮放大,完成一次腔內(nèi)激光脈沖振蕩循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于:所述飛秒激光器為非線性偏振旋轉(zhuǎn)環(huán)形激光腔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于:所述飛秒激光器的輸出耦合比率通過旋轉(zhuǎn)第一四分之一波片(7)和第一二分之一波片(8)進行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于:所述第二二分之一波片(11)將寬帶線性啁啾拋物線脈沖的偏振方向調(diào)整為光柵對最大衍射效率方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于:所述爬高鏡(14)包括兩個45°反射鏡，該兩個45°反射鏡之間夾角為90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光譜壓縮放大的自相似鎖模光纖飛秒激光器，其特征在于:所述負啁啾脈沖啁啾量的大小通過調(diào)整第一光柵(12)和第二光柵(13)間距實現(xiàn)。
【文檔編號】H01S3/098GK104242025SQ201410429493
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】王思佳 申請人:中國空間技術(shù)研究院