專利名稱：相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以下技術(shù) 首先是基于交叉吸收調(diào)制作用的同步技術(shù)。摻鉺光纖B4中的三價鉺離子在吸收了鈦寶石激光器C的800nm的光子后，由原先的基態(tài)(41115/2)被泵浦到高激發(fā)態(tài)(419/2)。因為這兩個能級態(tài)的折射率并不相同，所以經(jīng)過這段摻鉺光纖B4的光束的偏振態(tài)會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其效果相當(dāng)于周期性地調(diào)節(jié)一個偏振控制器，其周期的頻率就是鈦寶石激光器C的重復(fù)頻率。因為8字腔中激光偏振態(tài)決定了激光器的輸出，調(diào)節(jié)激光偏振就等于調(diào)節(jié)激光器的輸出，所以鈦寶石激光器C利用這種交叉吸收調(diào)制效應(yīng)控制了從屬地位的光纖激光器的輸出頻率。基于交叉相位調(diào)制的同步技術(shù)。實驗中使主控激光器激光脈沖注入從屬激光器中，在兩束激光中產(chǎn)生的交叉相位調(diào)制引入受控激光器的非線性偏振的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了主控激光器利用這種交叉相位調(diào)制效應(yīng)控制了從屬地位的光纖激光器的輸出頻率。
其次就是8字型結(jié)構(gòu)的光纖激光器的鎖模技術(shù)。其中摻鐿光纖B3為增益光纖，摻鉺光纖B4為共振光纖，用于提供交叉吸收調(diào)制效應(yīng)。該腔型的激光器的鎖模原理是主環(huán)A的光經(jīng)過一個耦合器A3進(jìn)入sagnac環(huán)B后被分成幅度相等，傳播方向相反的兩部分；提供增益的摻鐿光纖B3被放置在靠近耦合器A3的一邊，使得一路光剛進(jìn)入sagnac環(huán)B就被放大，另一路則在離開sagnac環(huán)B時候被放大，兩路光根據(jù)被放大順序的先后受到了來自單模光纖的不同程度的非線性偏振旋轉(zhuǎn)作用，彼此干涉后，某一種模式的光將以最高的透過率通過sagnac環(huán)B，因為它最符合sagnac環(huán)B輸出所需的偏振態(tài)。這樣符合sagnac環(huán)B要求的光不斷振蕩，被放大，就實現(xiàn)了從屬光纖激光器的鎖模。 最后是從屬光纖激光器的反向輸出技術(shù)。光纖激光器中，光在主環(huán)A沿著某一方向(圖l為順時針方向)傳播。因為耦合輸出器A2反方向安裝，所以正常情況下激光器無光輸出。當(dāng)交叉吸收調(diào)制同步脈沖注入時，將有一部分光被sagnac環(huán)B返回，這樣主環(huán)A內(nèi)就有一部分反向傳播的光，此時激光便可以從耦合輸出器A2輸出。 該方法利用交叉吸收調(diào)制或交叉相位調(diào)制技術(shù)，將一臺高重復(fù)頻率的飛秒光纖激光器(從屬激光器)同步于一臺低重復(fù)頻率的激光器(主控激光器)。主控激光器的重復(fù)頻率是從屬激光器的1/N倍。同步實現(xiàn)后，從屬激光器的重復(fù)頻率與主控激光器一致。因為飛秒光纖激光器的腔長沒有增加，所以其輸出的脈沖寬度在非線性效應(yīng)作用也不會有明顯變化。另外，飛秒脈沖始終在光纖激光器中振蕩，脈沖序列沒有被破壞，也就保證了低重復(fù)頻率脈沖的相位噪聲的可控制性。
權(quán)利要求
一種相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特征在于，利用共振增強(qiáng)的交叉吸收調(diào)制或交叉相位調(diào)制方法，將一臺高重復(fù)頻率窄脈寬的從屬光纖激光器同步于一臺低重復(fù)頻率的主控激光器；同步后，該從屬光纖激光器的重復(fù)頻率被鎖定在低重復(fù)頻率的主控激光器上；這種全光同步技術(shù)不破壞脈沖間的相位關(guān)系，同步后的從屬激光脈沖的相位噪聲可以通過鎖相電路有效地抑制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特 征在于，所述的交叉吸收調(diào)制方法是指，采用一段共振介質(zhì)，介質(zhì)的折射率隨著介質(zhì)對共振 光的吸收情況而改變，這種改變可以反映在介質(zhì)對通過其中的光的偏振方向的改變；所述 的交叉相位調(diào)制方法是指，因為兩束或者更多束光場在介質(zhì)中傳輸時，它們將與介質(zhì)中的 非線性效應(yīng)發(fā)生互作用，此時光波的有效折射率不僅與此波本身的強(qiáng)度有關(guān)，也與同時傳 輸?shù)钠渌獠ǖ膹?qiáng)度有關(guān)，光波會獲得一個與多光束強(qiáng)度相關(guān)的非線性相位，因此從屬激 光器將會受到來自主控激光器的共振光脈沖的調(diào)制，從而實現(xiàn)兩臺激光器的同步；同步后， 從屬光纖激光器的重復(fù)頻率等于主控激光器的重復(fù)頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特 征在于，所采用的從屬激光器為8字腔結(jié)構(gòu)的光纖激光器，由主環(huán)和從屬的sagnac環(huán)通過 耦合器連接構(gòu)成，在該主環(huán)上裝有光隔離器、耦合輸出器和偏振控制器；在該sagnac環(huán)上 安裝有作為泵浦源的半導(dǎo)體激光器、增益介質(zhì)和具有交叉吸收調(diào)制或交叉吸收調(diào)制效應(yīng)的 共振介質(zhì)，該sagnac環(huán)分別通過一波分復(fù)用器與所述的從屬光纖激光器和主控激光器連 接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特 征在于，所述的耦合輸出器反向安裝在所述的主環(huán)上，光在主環(huán)沿著某一方向傳播，正常情 況下耦合輸出器無光輸出，當(dāng)同步脈沖注入時，將有一部分光被sagnac環(huán)返回，沿著反方 向傳播，最后通過反方向安裝的耦合輸出器輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特 征在于，所述的增益介質(zhì)和共振介質(zhì)為摻雜光纖激光器。
全文摘要
一種相位噪聲可控的低重復(fù)頻率飛秒激光脈沖的產(chǎn)生方法，其特征在于，利用共振增強(qiáng)的交叉吸收調(diào)制或交叉相位調(diào)制方法，將一臺高重復(fù)頻率窄脈寬的從屬光纖激光器同步于一臺低重復(fù)頻率的主控激光器；同步后，該從屬光纖激光器的重復(fù)頻率被鎖定在低重復(fù)頻率的主控激光器上；這種全光同步技術(shù)不破壞脈沖間的相位關(guān)系，同步后的從屬激光脈沖的相位噪聲可以通過鎖相電路有效地抑制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于，可以在不破壞激光脈沖的相位噪聲可控性和不展寬脈沖寬度的前提下降低激光器重復(fù)頻率。此外，此方法適用于多種類型的光纖激光器，適用范圍廣，使用方便。
文檔編號H01S3/067GK101771235SQ20101011427
公開日2010年7月7日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者曾和平 申請人:南通墨禾量子科技發(fā)展有限公司