本發(fā)明涉及鎖模光纖激光器，屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器。

背景技術(shù)：

激光是人類在20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，隨著社會的發(fā)展，它已經(jīng)成為了科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的工具之一。近年來，超短脈沖光纖激光器成為了世界范圍內(nèi)的研究熱點。其中，高重復(fù)頻率超短脈沖激光器在高速光采樣、光學(xué)頻率梳、高速形態(tài)測量、太赫茲波產(chǎn)生等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著光纖激光器鎖模理論的創(chuàng)新發(fā)展以及高摻雜濃度光纖制造技術(shù)的進(jìn)步，光纖激光器的重復(fù)頻率已經(jīng)有了顯著的提高，然而比起鈦寶石激光器還有一定的差距。而光纖激光器有光束質(zhì)量好，轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，因此，研制高性能的高重頻超短脈沖光纖激光器有重要的實際意義與應(yīng)用價值。目前被動鎖模光纖激光器的重復(fù)頻率大多小于200MHZ，這并不能滿足各個領(lǐng)域?qū)Ω咧貜?fù)頻率激光器的需求，因此需要研制更高重復(fù)頻率的光纖激光器。利用主動鎖?；蛘弑粍又C波鎖模技術(shù)可以產(chǎn)生GHz量級的光脈沖，但是主動鎖模需要高頻信號發(fā)生器和調(diào)制器，增加了成本和復(fù)雜性，脈寬為皮秒量級；而傳統(tǒng)的被動諧波鎖模相對于基頻鎖模，容易產(chǎn)生較大的時間啁啾和振幅抖動，穩(wěn)定性低。上述方法實現(xiàn)的高重復(fù)頻率光脈沖的質(zhì)量不夠理想，所以，需要開發(fā)新技術(shù)、新方案來實現(xiàn)高重復(fù)頻率超短脈沖光纖激光器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器，從而解決了以往的光纖激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，并且無法產(chǎn)生高質(zhì)量、高頻率光脈沖的技術(shù)問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器，由激光泵浦源、波分復(fù)用器、光隔離器、連續(xù)光光源、光耦合器、可飽和吸收體及增益光纖組成；所述激光泵浦源連接在波分復(fù)用器的泵浦輸入端，所述波分復(fù)用器連接光隔離器后與所述連續(xù)光光源共同接入光耦合器，光耦合器包括一個激光信號輸出端和一個信號連接輸出端，所述信號連接輸出端依次連接所述可飽和吸收體和增益光纖，增益光纖再與波分復(fù)用器連接，構(gòu)成閉合環(huán)路的光學(xué)諧振腔；所述增益光纖的纖芯摻雜有發(fā)光離子。

優(yōu)選的，所述激光泵浦源為半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，所述激光泵浦源輸出激光的中心波長為λ，且500nm≤λ≤2000nm。

優(yōu)選的，所述發(fā)光離子為Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺或Lu³⁺中一種或兩種以上的組合物。

優(yōu)選的，所述波分復(fù)用器為保偏型或非保偏型波分復(fù)用器；所述增益光纖為保偏型或非保偏型增益光纖。

優(yōu)選的，所述可飽和吸收體為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。

優(yōu)選的，所述可飽和吸收體為碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯的聚合物、拓?fù)浣^緣體、黑磷、二硫化鉬或二硒化鎢中的一種二維材料。

優(yōu)選的，所述可飽和吸收體為非線性偏振旋轉(zhuǎn)、非線性光纖環(huán)形鏡或非線性放大環(huán)形鏡中的一種等效可飽和吸收體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述連續(xù)光光源為窄線寬連續(xù)光光源

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，并且通過連續(xù)光光源結(jié)合被動鎖模光纖激光器的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了超高重復(fù)頻率的諧波鎖模，并且使得輸出的光脈沖具有重復(fù)頻率高(GHz)、脈沖寬度窄(飛秒、皮秒)的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器產(chǎn)生的輸出光的脈沖時域圖。

圖3為本發(fā)明基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器產(chǎn)生的輸出光的光頻率譜圖。

圖中標(biāo)記：1、激光泵浦源；2、波分復(fù)用器；3、光隔離器；4、連續(xù)光光源；5、光耦合器；6、可飽和吸收體；7、增益光纖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。

如圖1所示的基于外部連續(xù)光注入的高重頻諧波鎖模光纖激光器，由激光泵浦源1、波分復(fù)用器2、光隔離器3、連續(xù)光光源4、光耦合器5、可飽和吸收體6及增益光纖7組成；所述激光泵浦源1連接在波分復(fù)用器2的泵浦輸入端，所述波分復(fù)用器2連接光隔離器3后與所述連續(xù)光光源4共同接入光耦合器5，光耦合器5包括一個激光信號輸出端和一個信號連接輸出端，所述信號連接輸出端依次連接所述可飽和吸收體6和增益光纖7，增益光纖7再與波分復(fù)用器2連接，構(gòu)成閉合環(huán)路的光學(xué)諧振腔；所述增益光纖7的纖芯摻雜有發(fā)光離子。

所述激光泵浦源1為半導(dǎo)體激光器、固體激光器、光纖激光器或拉曼激光器，所述激光泵浦源1輸出激光的中心波長為λ，且500nm≤λ≤2000nm。

所述發(fā)光離子為Er³+、Yb³⁺、Tm³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺或Lu³⁺中一種或兩種以上的組合物。

所述波分復(fù)用器2為保偏型或非保偏型波分復(fù)用器；所述增益光纖7為保偏型或非保偏型增益光纖。

所述可飽和吸收體6為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。

所述可飽和吸收體6為碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯的聚合物、拓?fù)浣^緣體、黑磷、二硫化鉬或二硒化鎢中的一種二維材料。

所述可飽和吸收體6為非線性偏振旋轉(zhuǎn)、非線性光纖環(huán)形鏡或非線性放大環(huán)形鏡中的一種等效可飽和吸收體結(jié)構(gòu)。

所述連續(xù)光光源4為窄線寬連續(xù)光光源。

本實施例波分復(fù)用器2、偏振相關(guān)型光隔離器3、光耦合器5、可飽和吸收體6及增益光纖7形成閉合環(huán)路構(gòu)成光學(xué)諧振腔，并利用外部連續(xù)光光源4實現(xiàn)超高重復(fù)頻率的諧波鎖模，輸出具有高重復(fù)頻率的光脈沖，該光脈沖的高重頻諧波的頻率大于1Ghz。

具體實施例

本實施例的激光泵浦源1采用793nm的單模半導(dǎo)體激光器；波分復(fù)用器2為保偏型波分復(fù)用器；光隔離器3采用偏正相關(guān)型光隔離器；連續(xù)光光源4輸出波長接近鎖模光纖激光器中心波長；光耦合器5的輸入端為50:50，輸出端為90:10，其中10輸出端為激光信號輸出端，90輸出端連接諧振腔后續(xù)部件；可飽和吸收體6為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡；增益光纖7為摻雜有Er³+的保偏型增益光纖。

如圖1-圖3所示，在鎖模光纖激光器達(dá)到鎖模狀態(tài)之前，由激光器本身產(chǎn)生的準(zhǔn)連續(xù)光信號和連續(xù)光光源4的連續(xù)光信號在調(diào)制不穩(wěn)的作用下，在頻域上形成等間隔的多個縱模，縱模間隔為外部連續(xù)光的頻率失諧量，在本實施例中為25GHz，從而使激光器產(chǎn)生的準(zhǔn)連續(xù)光轉(zhuǎn)變?yōu)殚g隔為40ps的弱脈沖，這些脈沖經(jīng)過一段時間，在腔內(nèi)光纖和可飽和吸收體的作用下，逐漸形成脈寬超窄的孤子，從而得到重復(fù)頻率為25GHz的諧波鎖模狀態(tài)。觀測到的輸出脈沖時域如圖2所示，光學(xué)頻率圖為圖3所示。待脈沖穩(wěn)定之后，取消外部連續(xù)光信號輸入，仍然可以得到穩(wěn)定的諧波鎖模激光脈沖輸出。

如上所述即為本發(fā)明的實施例。上述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。