[发明专利]一种重复频率可调的超短谐振腔高重频光纤激光器

说明书

本发明公开了一种重复频率可调的超短谐振腔高重频光纤激光器，包括：泵浦源、波分复用器、光隔离器和重复频率可调的超短谐振腔，所述波分复用器用于将泵浦源产生的泵浦光耦合进入重复频率可调的超短谐振腔并将产生的信号光输出至重复频率可调的超短谐振腔外，所述光隔离器与所述波分复用器连接。所述重复频率可调的超短谐振腔包括：第一渐变折射率透镜、第二渐变折射率透镜、插芯、套管、增益光纤、半导体可饱和吸收镜和介质膜。本发明通过调节第一渐变折射率透镜和第二渐变折射率透镜之间的距离以改变超短谐振腔的腔长，从而获得重复频率可调的高重频被动锁模激光脉冲输出。

技术领域

本发明属于高重频被动锁模光纤激光器领域，具体涉及一种重复频率可调的超短谐振腔高重频光纤激光器。

背景技术

高重频的激光光源在精细的光谱测量、高速光学采样、高质量光通信、精细微加工和非线性生物成像等众多领域都拥有非常重要的研究价值和应用潜力。同时，相比较于固体激光器、半导体激光器、气体激光器、染料激光器等，光纤激光器具有结构紧凑、制作成本低、散热能力强、泵浦转换效率高等突出优点，使其在科学研究和工业加工中备受青睐，成为研究高可靠性、高脉冲质量激光源的首选对象。

锁模是产生飞秒超短脉冲的重要手段，而被动锁模光纤激光器则是产生高重频超短脉冲激光的主要方式。为了增强被动锁模激光器的实际应用，研究学者们尝试在多个维度进行探索以提高激光器的性能，比如获得更短的脉冲宽度、更高的输出功率、更低的强度噪声、实现输出波长可调节等等。为了满足不同场景和应用的需求，通过只使用一台激光器就能获得多种重复频率的输出，实现输出激光脉冲的重复频率可调节变得尤为重要。

根据激光器的重复频率公式可知，要想实现重复频率的可调节，可以改变谐振腔的长度。2004年，B.R.Washburn等人通过在掺铒光纤环形腔内加入光纤延迟线的方式，实现了49.3MHz到50.1MHz的重复频率调节，重复频率改变量为800kHz(Washburn B,FoxR,Newbury N,et al.Fiber-laser-based frequency comb with a tunable repetitionrate[J].Optics Express,2004,12(20):4999-5004.)。对于高重频光纤激光器，其基频重复频率1GHz意味着其谐振腔长度将限制在cm量级，因此mm量级的腔长改变量将会带来MHz甚至GHz量级的重频改变量，而对于本身就是超短谐振腔的高重频激光器来说，要在谐振腔内实现微小的改变量很难通过使用传统的光纤延迟线的方式来进行调节。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种基于渐变折射率透镜实现重复频率可调的超短谐振腔高重频光纤激光器，在超短谐振腔内加入两个渐变折射率透镜，通过改变第一渐变折射率透镜和第二渐变折射率透镜之间的距离来改变超短谐振腔腔长，以实现高重频光纤激光器输出激光脉冲重复频率的可调节。

为了实现上述目的，本发明至少通过如下技术方案之一实现：

一种重复频率可调的超短谐振腔高重频光纤激光器，包括：泵浦源、波分复用器、光隔离器和重复频率可调的超短谐振腔，所述波分复用器用于将泵浦源产生的泵浦光耦合进入重复频率可调的超短谐振腔并将产生的信号光输出至重复频率可调的超短谐振腔外，所述光隔离器与所述波分复用器连接。

进一步地，所述重复频率可调的超短谐振腔，包括：第一渐变折射率透镜、第二渐变折射率透镜、插芯、套管、增益光纤、半导体可饱和吸收镜和介质膜；

所述半导体可饱和吸收镜设置在第一渐变折射率透镜的一个端面上，第一渐变折射率透镜的另一端通过套管与第二渐变折射率透镜一端间隔连接，第二渐变折射率透镜另一端与插芯一端连接，插芯的另一端面上设置有介质膜，所述增益光纤位于插芯内。

进一步地，所述重复频率可调的超短谐振腔，包括：第一渐变折射率透镜、第二渐变折射率透镜、插芯、套管、增益光纤、半导体可饱和吸收镜和介质膜；