一種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器及單向鎖模運轉方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種脈沖激光器，具體是一種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器及單向鎖模運轉方法。
【背景技術】
[0002]超快鎖模光纖激光器與傳統的固體激光器相比具有光束質量好、增益高、效率高、閾值低、可調諧、結構緊湊、運轉可靠、散熱性好等優點。在過去的20年間里，超快光纖激光器得到了迅猛的發展，在光通訊、光傳感、激光醫療、工業加工、航空航天、材料科學、光譜學以及非線性光學領域得到了廣泛的應用。超快光纖激光器是當今光學研究活躍的領域之
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[0003]之前的研究已經證實單向的環形腔結構能夠減少腔內的寄生反射從而降低鎖模啟動閾值:單向環形腔結構的鎖模啟動閾值低于線性腔的啟動閾值。所以通常來說，超快光纖激光器結構大部分采用的是單向環形腔結構。保證激光器的單向運轉不僅能夠降低對大功率栗浦源的需求，并且可以使腔內的能量集中到單一方向，防止兩個相反方向的脈沖互相干擾。到目前為止，環形光纖激光器是依靠在諧振腔內加入光隔離器來實現其單向運轉的特性。
[0004]然而額外加入一個光隔離器會帶來不可避免的插入損耗，也使得腔的結構變得復雜O
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器及單向鎖模運轉方法，無需隔離器，依靠諧振腔的非線性不對稱性在預定的方向實現單向鎖模運轉的非線性偏振旋轉鎖模，諧振腔結構更加簡單。
[0006]本發明是以如下技術方案實現的:一種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器，包括栗浦源以及由波分復用器、摻鐿光纖、第一四分之一波片、二分之一波片、偏振分束器、第二四分之一波片和光纖耦合器通過光纖連接構成的諧振腔；所述的栗浦源與波分復用器的栗浦端口連接，波分復用器的公共端口依次經摻鐿光纖、第一四分之一波片、二分之一波片、偏振分束器、第二四分之一波片，然后連接至光纖親合器的輸入端口，光纖親合器的輸出端口連接至波分復用器的信號端口 ；器件之間通過單模光纖連接；將所述的第一四分之一波片、二分之一波片、偏振分束器和第二四分之一波片放置在工作臺上，構成啟動鎖模模塊。
[0007]—種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器單向鎖模運轉方法；具體步驟如下:
[0008]將光纖耦合器引入非線性不對稱性的諧振腔中，激光器中順時針方向的脈沖經過摻鐿光纖放大后通過光纖積累非線性效應，到達偏振分束器，在此實現可飽和吸收從而實現鎖模；對于逆時針方向脈沖經過摻鐿光纖放大后先通過光纖耦合器輸出了一定的能量，再達到偏振分束器；
[0009]逆時針方向由于光纖耦合器的輸出損耗，功率較低，非線性效應小；順時針方向激光功率更高，積累非線性效應更多；在實現鎖模運轉之后，在相反方向上微弱自發輻射不能積累足夠非線性效應實現鎖模，所以激光器能量全部集中在鎖模方向上。
[0010]本發明好的有益效果是:諧振腔無須加入光隔離器，結構簡單可靠、維護方便、可實現自啟動鎖模、工作性能優越、成本低、易于操作；
[0011]利用諧振腔的非線性不對稱性以及非線性偏振旋轉鎖模技術來實現單向鎖模運轉技術在激光器不同的工作波長、色散區域均可適用。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的實驗裝置圖；
[0013]圖2為激光器輸出脈沖光譜圖；
[0014]圖3為激光器順時針輸出脈沖序列圖；
[0015]圖4為激光器順時針輸出射頻圖；
[0016]圖5為激光器順時針輸出脈沖的自相關曲線，插圖為脈沖壓縮后的自相關曲線。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種非線性偏振旋轉鎖模脈沖激光器有一栗浦源I以及由波分復用器2、摻鐿光纖3、第一四分之一波片4、二分之一波片5、偏振分束器6、第二四分之一波片7和光纖耦合器8通過光纖連接構成的諧振腔；所述的栗浦源I與波分復用器2的栗浦端口 2b連接，波分復用器2的公共端口依次經摻鐿光纖3、第一四分之一波片4、二分之一波片5、偏振分束器6、第二四分之一波片7，然后連接至光纖親合器8的輸入端口，光纖親合器8的輸出端口連接至波分復用器2的信號端口 ；器件之間通過單模光纖連接；將所述的第一四分之一波片4、二分之一波片5、偏振分束器6和第二四分之一波片7放置在工作臺上，構成啟動鎖模模塊。
[0018]本實施例中，所述的栗浦源I采用單模光纖耦合的半導體激光器，其中心波長位于 976nm。
[0019]所述的波分復用器2的工作波長是980/1060nm。
[0020]所述的摻鐿光纖3型號為YB406，采購于CorActive公司。
[0021]所述的光纖耦合器8采用10:90光纖耦合器；波分復用器2的公共端口依次經摻鐿光纖3、第一四分之一波片4、二分之一波片5、偏振分束器6、第二四分之一波片7，然后連接至光纖耦合器8的90%輸入端口 8b，光纖耦合器8的90%輸出端口 8a連接至波分復用器2的信號端口 2a。信號端口 2a為激光器的輸入端口，Sd為激光器的反向輸出監測端口。諧振腔內沒有光隔離器；器件之間全部使用單模光纖連接；諧振腔的設計運轉方向為圖1中順時針方向；其穩定的超短脈沖通過光纖耦合器的10%輸出端口 Sc輸出。
[0022]摻鐿光纖4與工作臺之間的單模光纖長度為6米，摻鐿光纖4與光纖耦合器8之間的單模光纖長度為2.5米；光纖耦合器8與工作臺之間的單模光纖長度為3米。
[0023]以圖1為例，具體介紹脈沖激光器單向鎖模運轉方法:
[0024]順時針方向脈沖經過摻鐿光纖放大后通過光纖積累非線性效應，依次經過第一四分之一波片4、二分之一波片5到達偏振分束器6，在此實現可飽和吸收從而實現鎖模；
[0025]逆時針方向脈沖經過摻鐿光纖放大后先通過光纖耦合器輸出了 10 %的能量，再達到偏振分束器6 ；
[0026]逆時針方向由于光纖耦合器的輸出損耗，功率較低，非線性效應小；順時針方向激光功率更高，積累非線性效應更多；在實現鎖模運轉之后，在相反方向上微弱自發輻射不能積累足夠非線性效應實現鎖模，所以激光器能量全部集中在鎖模方向上。
[0027]諧振腔的非線性不對稱性設計，使得逆時針方向從增益光纖出發，首先經過光纖耦合器輸出損耗再到達偏振分束器，而順時針方向不經歷損耗直接到達偏振分束器。順時針方向的非線性效應占優。