双包层大模场面积掺镱光子晶体光纤飞秒激光器

摘要

本发明公开了一种直接获得微焦耳量级单脉冲能量的双包层大模场面积光子晶体光纤飞秒激光器，属于激光技术和非线性光学领域。激光器的主体基于保偏结构的双包层大模场面积光子晶体光纤，并采用大功率LD激光器直接泵浦。激光器利用光栅对补偿色散，借助半导体可饱和吸收镜(SESAM)启动锁模，通过波片和偏振分束器控制激光器的偏振，实现调谐输出。激光器谐振腔内保持净的正色散，以自相似锁模方式运转，输出脉冲经腔外色散补偿，脉冲宽度为100～200fs。本发明优点在于：该激光器具有稳定性好，输出脉冲能量大，重复频率高。输出脉冲能量大，脉冲具有抛物线型脉冲形状、线性啁啾和抛物线型频谱形状，有效避免高脉冲能量运转时的脉冲分裂。

主权项

1.一种双包层大模场面积掺镱光子晶体光纤飞秒激光器，该激光器由二极管激光器(1)作为泵浦源，在泵浦光路中，依次设置用于准直泵浦光的非球面透镜(2)，双色镜(3)，耦合聚焦非球面透镜(4)，非球面透镜(4)将泵浦光注入双包层大模场面积掺镱光子晶体光纤(9)，光子晶体光纤(9)的一端作为输出光路，另一端作为色散补偿光路，输出光路中依次设置非球面透镜(10)，半波片(11)，偏振分束器(12)，四分之一波片(13)，非球面透镜(14)及半导体可饱和吸收镜(15)，色散补偿光路中依次设置半波片(5)，光栅(6)、(7)，全反射镜(8)，从而构成了以光子晶体光纤(9)，全反射镜(8)及半导体可饱和吸收镜(15)为主体的驻波型激光谐振腔，激光由偏振分束器(12)的输出端导出，输出光路中依次设置半波片(16)，光栅(18)、(19)，全反射镜(20)及全反射镜(17)，它们构成激光器的谐振腔外色散补偿系统，其特征在于：二极管激光器(1)采用光纤输出，输出尾纤的纤芯直径为200～400μm，数值孔径为0.2～0.4，输出波长为976～980nm，输出功率为5～30W，双色镜(3)与泵浦光呈15度夹角，对于波长为976～980nm的泵浦光透过率大于98％，对于波长为1～1.1μm的激光反射率大于95％，双包层大模场面积掺镱光子晶体光纤(9)长度为4～6米，纤芯数值孔径为0.03～0.06，单模场面积500～1000μm2，对976～980nm泵浦光吸收系数为8～15dB/m，内包层为4～6层正六边形周期排布的空气孔结构，内包层的数值孔径为0.45～0.8，光纤弯曲直径为20～40cm，光纤两个端面空气孔被塌陷，塌陷长度200～500μm，光纤端面与光纤轴垂直的平面呈8～15度夹角， 半导体可饱和吸收镜(15)的工作波段为1～1.1μm，饱和能流为120～200μJ/cm2，调制深度为10％～40％，偏振分束器(12)对1～1.1μm激光的两个垂直偏振态的消光比达1000∶1，非球面透镜(2)焦距为10～20mm，数值孔径与二极管激光器(1)尾纤的数值孔径相同，非球面透镜(4)、(10)焦距为8～15mm，非球面透镜(4)的数值孔径与光子晶体光纤的内包层数值孔径相同，而非球面透镜(10)的数值孔径与光子晶体光纤纤芯的数值孔径相同，非球面透镜(14)焦距为100～200mm，非球面透镜表面镀宽带增透膜，对976～1100nm激光透射率大于99.5％，光栅(6)、(7)平行放置，光栅(18)、(19)平行放置，光栅刻线密度为600/mm，闪耀波长为1μm，表面镀金，1级衍射效率大于90％，且以里特罗角插入光路，全反射镜(17)与光路呈45度放置，对波长为1～1.1μm的激光的反射率大于99％，全反射镜(8)、(20)垂直于光路放置，对波长为1～1.1μm的激光的反射率大于99％。