【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于激光器，具體涉及一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器及啟動方法。
技術(shù)介紹
1、隨著超短脈沖激光技術(shù)的迅速進步，光纖激光器憑借其高效率、易于集成和卓越的光束質(zhì)量，迅速成為激光
的焦點。它們在飛秒級微加工、生物醫(yī)學(xué)成像與顯微手術(shù)以及精密光譜學(xué)等方面扮演著關(guān)鍵角色。然而，光纖激光器在有效控制波導(dǎo)介質(zhì)中的非線性效應(yīng)方面仍面臨挑戰(zhàn)，這限制了其在高平均功率和超短脈沖激光源方面的發(fā)展。
2、mamyshev激光器因其對高非線性相移和大調(diào)制深度的良好耐受性而備受關(guān)注，有效地解決了光纖激光器中的上述難題。因此，mamyshev激光器已成為產(chǎn)生更高平均功率和更短激光脈沖的首選方法。mamyshev激光器的鎖模機制依靠自相位調(diào)制和偏移光譜濾波來實現(xiàn)脈沖的功率放大和光譜展寬。通過巧妙的腔體設(shè)計，研究人員成功實現(xiàn)了短脈沖寬度和高平均功率輸出。然而，由于偏移光譜濾波的存在，目前大多數(shù)報道的mamyshev激光器通常依賴于向激光器內(nèi)注入種子光來啟動，雖然這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)良好的輸出性能，但同時也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。另一方面，在自啟動鎖模mamyshev激光器領(lǐng)域中，無法同時實現(xiàn)高平均功率輸出和短脈沖寬度。因此，如何在保持高輸出性能的同時簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自啟動，成為當前研究的一個重要方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有自啟動mamyshev激光器無法同時實現(xiàn)高平均功率輸出和短脈沖寬度的技術(shù)問題，從而提供一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激
2、本專利技術(shù)的專利技術(shù)構(gòu)思：首先，可調(diào)節(jié)濾波裝置1作為核心器件，與往長波調(diào)節(jié)相比，當可調(diào)濾波裝置往短波調(diào)節(jié)時，mamyshev激光器中的調(diào)制深度會增強。增強的調(diào)制深度能夠逐漸抑制連續(xù)背景波分量，從而減少連續(xù)背景波對激光器的影響，最終產(chǎn)生更寬的光譜、更短的脈寬、更高的平均功率。其次，光纖中的色散也是影響激光輸出性能的一個關(guān)鍵因素。對于持續(xù)時間短于100fs的超短光脈沖，光纖受三階色散的影響尤為明顯。相對于短波段，長波段的三階色散更大，因此容易導(dǎo)致脈沖產(chǎn)生扭曲，使其變得不對稱，并在其邊緣附近產(chǎn)生振蕩結(jié)構(gòu)，也就是預(yù)脈沖，無法使脈沖形狀接近高斯形狀，而預(yù)脈沖經(jīng)過壓縮后會展寬，從而使得最終壓縮后的脈寬變寬，從而影響激光器的整體性能。因此，相對于往長波調(diào)節(jié)，當可調(diào)濾波裝置往短波調(diào)節(jié)時會產(chǎn)生更寬的光譜、更短的脈寬和更大平均功率。因此根據(jù)此特性，該激光器能夠?qū)崿F(xiàn)高平均功率輸出、短脈沖寬度，還可以實現(xiàn)光譜和脈寬的動態(tài)調(diào)諧來滿足不同的需求。
3、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
4、一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器，包括：
5、可調(diào)濾波裝置、第一放大系統(tǒng)、濾波器、第二放大系統(tǒng)、第一準直器、第二四分之一波片、二分之一波片、偏振分束器、自由空間隔離器和第一四分之一波片組成的環(huán)形諧振腔，所述偏振分束器還用于將所述環(huán)形諧振腔生成的激光輸出；其中，
6、可調(diào)濾波裝置包括光柵和第二準直器，所述光柵、第一四分之一波片、自由空間隔離器、偏振分束器、二分之一波片、第二四分之一波片和第一準直器位于同一光軸上，所述第一四分之一波片、第二四分之一波片和二分之一波片的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)；
7、所述第一準直器、第二放大系統(tǒng)、濾波器、第一放大系統(tǒng)和第二準直器之間通過光纖連接，所述第二放大系統(tǒng)和第一放大系統(tǒng)的增益可調(diào)。
8、進一步的，所述第一放大系統(tǒng)包括第一多模泵浦、第一摻鐿增益光纖和第一合束器，所述第一多模泵浦的尾纖與第一合束器的泵浦端尾纖連接，用于將所述第一多模泵浦發(fā)出的泵浦激光通過所述第一合束器傳輸?shù)降谝粨借O增益光纖中，所述第一合束器的輸出端尾纖與第一摻鐿增益光纖的一端連接，所述第一摻鐿增益光纖的另一端與濾波器連接，所述第一合束器的輸入端尾纖與第二準直器連接，用于將第二準直器接收到的光通過所述第一合束器傳輸?shù)剿龅谝粨借O增益光纖中。
9、進一步的，所述第二放大系統(tǒng)包括第二多模泵浦、第二摻鐿增益光纖和第二合束器，其中，所述第二多模泵浦的尾纖與第二合束器的泵浦端尾纖連接，用于將第二多模泵浦發(fā)出的泵浦激光通過第二合束器傳輸?shù)降诙借O增益光纖中，所述第二合束器的輸出端尾部與第二摻鐿增益光纖的一端連接，所述第二摻鐿增益光纖的另一端和第一準直器的尾纖連接，所述第二合束器的輸入端尾纖與所述濾波器連接，用于將通過濾波器的光經(jīng)第二合束器傳輸?shù)剿龅诙借O增益光纖中。
10、進一步的，所述第一摻鐿增益光纖和第二摻鐿增益光纖是纖芯直徑為10μm的摻鐿增益光纖。
11、進一步的，所述濾波器的中心波長是1030nm，3db帶寬為3nm。
12、進一步的，所述第一多模泵浦和所述第二多模泵浦的功率可調(diào)。
13、進一步的，所述第一多模泵浦和所述第二多模泵浦的功率調(diào)節(jié)范圍是0w～9w。
14、進一步的，所述可調(diào)濾波裝置的中心波長為1020nm到1040nm，3db帶寬為1.2nm。
15、進一步的，所述第一四分之一波片、第二四分之一波片和二分之一波片的旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)范圍是20°～120°。
16、一種mamyshev激光器的啟動方法，基于上述的激光器，包括以下步驟：
17、將可調(diào)濾波裝置的中心波長分別設(shè)置為1020nm、1024nm、1027nm、1030nm、1033nm、1036nm和1040nm；
18、預(yù)設(shè)所述第一多模泵浦和所述第二多模泵浦的功率在0w～9w；
19、調(diào)節(jié)第一四分之一波片、第二四分之一波片和二分之一波片的旋轉(zhuǎn)角度，當光路的增益到達激光產(chǎn)生的下閾值時，激光器啟動，產(chǎn)生對應(yīng)的光譜、脈寬和輸出功率。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器及啟動方法，激光器采用第一四分之一波片、第二四分之一波片、自由空間隔離器、偏振分束器、二分之一波片組成的非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)來輔助自啟動激光器，通過調(diào)節(jié)可調(diào)濾波裝置的中心波長、對應(yīng)的波片位置以及泵浦功率，就可以得到不同的光譜、脈沖寬度以及輸出平均功率，加上輔助自啟動裝置，就可以實現(xiàn)光譜、脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器。本專利技術(shù)的顯著優(yōu)點在于，還可以通過將可調(diào)濾波裝置的中心波長向短波方向調(diào)節(jié)，就可以獲得更寬的光譜、更短的脈寬以及優(yōu)化的輸出功率，無需復(fù)雜的系統(tǒng)改動即可顯著提升激光器的性能，這一發(fā)現(xiàn)為激光器的應(yīng)用提供了更廣泛的可能性，特別是在需要高精度、高功率密度和短脈沖寬度的應(yīng)用中。
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1.一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第一放大系統(tǒng)(10)包括第一多模泵浦(101)、第一摻鐿增益光纖(102)和第一合束器(103)，所述第一多模泵浦(101)的尾纖與第一合束器(103)的泵浦端尾纖連接，用于將所述第一多模泵浦(101)發(fā)出的泵浦激光通過所述第一合束器(103)傳輸?shù)降谝粨借O增益光纖(102)中，所述第一合束器(103)的輸出端尾纖與第一摻鐿增益光纖(102)的一端連接，所述第一摻鐿增益光纖(102)的另一端與濾波器(9)連接，所述第一合束器(103)的輸入端尾纖與第二準直器(11)連接，用于將第二準直器(11)接收到的光通過所述第一合束器(103)傳輸?shù)剿龅谝粨借O增益光纖(102)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第二放大系統(tǒng)(8)包括第二多模泵浦(81)、第二摻鐿增益光纖(82)和第二合束器(83)，其中，所述第二多模泵浦(81)的尾
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第一摻鐿增益光纖(102)和第二摻鐿增益光纖(82)是纖芯直徑為10μm的摻鐿增益光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述濾波器(9)的中心波長是1030nm，3dB帶寬為3nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第一多模泵浦(101)和所述第二多模泵浦(81)的功率可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第一多模泵浦(101)和所述第二多模泵浦(81)的功率調(diào)節(jié)范圍是0W～9W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述可調(diào)濾波裝置(1)的中心波長為1020nm～1040nm，3dB帶寬為1.2nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動MAMYSHEV激光器，其特征在于，所述第一四分之一波片(2)、第二四分之一波片(6)和二分之一波片(5)的旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)范圍是20°～120°。
10.一種MAMYSHEV激光器的啟動方法，基于權(quán)利要求1～9任一所述的激光器，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器，其特征在于，所述第一放大系統(tǒng)(10)包括第一多模泵浦(101)、第一摻鐿增益光纖(102)和第一合束器(103)，所述第一多模泵浦(101)的尾纖與第一合束器(103)的泵浦端尾纖連接，用于將所述第一多模泵浦(101)發(fā)出的泵浦激光通過所述第一合束器(103)傳輸?shù)降谝粨借O增益光纖(102)中，所述第一合束器(103)的輸出端尾纖與第一摻鐿增益光纖(102)的一端連接，所述第一摻鐿增益光纖(102)的另一端與濾波器(9)連接，所述第一合束器(103)的輸入端尾纖與第二準直器(11)連接，用于將第二準直器(11)接收到的光通過所述第一合束器(103)傳輸?shù)剿龅谝粨借O增益光纖(102)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光譜和脈寬動態(tài)調(diào)諧的自啟動mamyshev激光器，其特征在于，所述第二放大系統(tǒng)(8)包括第二多模泵浦(81)、第二摻鐿增益光纖(82)和第二合束器(83)，其中，所述第二多模泵浦(81)的尾纖與第二合束器(83)的泵浦端尾纖連接，用于將第二多模泵浦(81)發(fā)出的泵浦激光通過第二合束器(83)傳輸?shù)降诙借O增益光纖(82)中，所述第二合束器(83)的輸出端尾部與第二摻鐿增益光纖(82)的一端連接，所述第二摻鐿增益光纖(82)的另一端和第一準直器(7)的尾纖連接，所述第二合束器(83)的輸入端尾纖與所述濾波器(9)連接...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂志國，喬飛鴻，李澤，姜靈通，石亞洲，
申請(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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