本申請(qǐng)涉及光纖激光器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器。

背景技術(shù)：

1、非線性偏振演化（nonlinear?polarization?evolution,?npe）光纖激光器是一種基于非線性光學(xué)效應(yīng)的超短脈沖光纖激光器，廣泛用于超快光學(xué)、光通信、精密測(cè)量和生物成像等領(lǐng)域。npe?通過(guò)光纖內(nèi)部的非線性偏振效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)源鎖模，是實(shí)現(xiàn)超短脈沖激光的一種重要機(jī)制。

2、在高功率超快光纖激光系統(tǒng)中，需要結(jié)合自相似放大技術(shù)，以提高激光的脈沖能量。自相似放大是一種重要的激光放大技術(shù)，通過(guò)控制增益和色散，確保激光脈沖在放大過(guò)程中保持其光譜和脈沖形態(tài)的自相似性；廣泛應(yīng)用于超快激光、激光制造、光學(xué)成像等領(lǐng)域，并對(duì)科學(xué)研究、工業(yè)加工、醫(yī)療治療等具有重要意義。

3、在現(xiàn)有的激光器結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)自相似放大的系統(tǒng)通常較為復(fù)雜，往往需要多次增益階段和復(fù)雜的色散補(bǔ)償裝置，不同的光學(xué)元件和光纖連接之間會(huì)出現(xiàn)自相位調(diào)制、受激拉曼散射等非線性光學(xué)效應(yīng)，從而導(dǎo)致脈沖形態(tài)的畸變，進(jìn)而影響自相似放大的效果。實(shí)現(xiàn)過(guò)程需要多個(gè)光學(xué)元件和器件來(lái)實(shí)現(xiàn)增益、色散管理、脈沖壓縮等多個(gè)過(guò)程，例如耦合器、波分復(fù)用器、光纖連接器、分束器等，這些光學(xué)元件之間存在對(duì)接誤差、耦合效率的問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度增加。耦合器和光學(xué)元件通常需要精確對(duì)接和調(diào)節(jié)，微小的對(duì)接誤差會(huì)導(dǎo)致光損失，影響激光質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性；還會(huì)造成光束形態(tài)畸變，增加調(diào)節(jié)的復(fù)雜性，不能夠高效地產(chǎn)生自相似放大。

4、綜上所述，現(xiàn)有的激光器不能夠高效地產(chǎn)生自相似放大，不利于超快激光的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，以解決現(xiàn)有的激光器不能夠高效地產(chǎn)生自相似放大，不利于超快激光的產(chǎn)生的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，該光纖激光器包括振蕩器、放大器、壓縮器，振蕩器為全偏振直線型npe鎖模激光振蕩器，放大器為自相似放大器，壓縮器包括透射光柵對(duì)；振蕩器產(chǎn)生的脈沖激光進(jìn)入放大器，放大器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行自相似放大，放大后的脈沖激光進(jìn)入壓縮器，脈沖激光由壓縮器輸出。

4、進(jìn)一步地，放大器包括第三光路段、第四光路段、第二光纖段，所述第二光纖段的兩端分別連接所述第三光路段和所述第四光路段。

5、更進(jìn)一步地，第三光路段包括第一光纖波分復(fù)用器、第二光纖準(zhǔn)直器、第二激光二極管；隔離器的輸出進(jìn)入第二光纖準(zhǔn)直器。

6、更進(jìn)一步地，第四光路段包括第二光纖波分復(fù)用器、第三光纖準(zhǔn)直器、第三激光二極管。

7、更進(jìn)一步地，壓縮器包括第三反射鏡、第三透射光柵、第四透射光柵、第四反射鏡。

8、更進(jìn)一步地，第三透射光柵和第四透射光柵相對(duì)設(shè)置。

9、更進(jìn)一步地，振蕩器包括第一光路段、第二光路段、第一光纖段，第一光纖段的兩端分別連接第一光路段和第二光路段。

10、更進(jìn)一步地，第一光路段包括第一反射鏡、λ/8波片、法拉第旋轉(zhuǎn)器、波分復(fù)用準(zhǔn)直器、第一激光二極管。

11、更進(jìn)一步地，第二光路段包括第一光纖準(zhǔn)直器、偏振分束器、第一半波片、第一透射光柵、第二透射光柵、第二反射鏡、第二半波片、隔離器。

12、更進(jìn)一步地，第一光纖段和第二光纖段為yb摻雜光纖。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

14、（1）本申請(qǐng)放大器為自相似放大器，壓縮器中設(shè)置有用于色散管理的透射光柵，也就是，本申請(qǐng)非線性偏振演化光纖激光器疊加了自相似色散管理。色散管理補(bǔ)償光脈沖在傳播過(guò)程中因光纖和其他介質(zhì)的色散效應(yīng)而產(chǎn)生的時(shí)延差異，避免了脈沖形態(tài)會(huì)發(fā)生畸變，保證了脈沖在整個(gè)增益過(guò)程中的穩(wěn)定性，避免了脈沖展寬或失真，從而確保了自相似放大過(guò)程的高效性。

15、（2）本申請(qǐng)振蕩器輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間為585?fs，經(jīng)過(guò)自相似放大器后，獲得光譜寬度38.7?nm，持續(xù)時(shí)間104?fs的類拋物線形狀的脈沖；這小于通常的啁啾脈沖放大技術(shù)的200?fs。拋物線脈沖，能夠?qū)崿F(xiàn)高能量、高峰值功率的飛秒脈沖。

16、（3）本申請(qǐng)方案中減少了光束在不同激光元件和放大器之間的耦合設(shè)備，光路更加直接，不需要額外的激光耦合設(shè)備，降低了潛在的光損失和系統(tǒng)復(fù)雜性。也就是，直接將光源、增益介質(zhì)、色散補(bǔ)償、脈沖壓縮等元件設(shè)置在光路中，避免了傳統(tǒng)方案中的復(fù)雜光學(xué)連接和光纖對(duì)接，減少了多個(gè)元件間的耦合需求，減少了設(shè)備間的對(duì)接誤差和耦合效率問(wèn)題，激光器系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性得到了提高。

技術(shù)特征：

1.一種疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，所述光纖激光器包括振蕩器、放大器、壓縮器，其特征在于，所述振蕩器為全偏振直線型npe鎖模激光振蕩器，所述放大器為自相似放大器，所述壓縮器包括透射光柵對(duì)；所述振蕩器產(chǎn)生的脈沖激光進(jìn)入所述放大器，所述放大器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行自相似放大，放大后的脈沖激光進(jìn)入所述壓縮器，脈沖激光由所述壓縮器輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述放大器包括第三光路段、第四光路段、第二光纖段，所述第二光纖段的兩端分別連接所述第三光路段和所述第四光路段。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第三光路段包括第一光纖波分復(fù)用器、第二光纖準(zhǔn)直器、第二激光二極管；隔離器的輸出進(jìn)入所述第二光纖準(zhǔn)直器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第四光路段包括第二光纖波分復(fù)用器、第三光纖準(zhǔn)直器、第三激光二極管；所述第二光纖段出射的激光，先經(jīng)過(guò)所述第二光纖波分復(fù)用器，再進(jìn)入第三光纖準(zhǔn)直器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述壓縮器包括第三反射鏡、第三透射光柵、第四透射光柵、第四反射鏡；所述第三透射光柵和所述第四透射光柵設(shè)置于所述第三反射鏡和第四反射鏡之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第三透射光柵和所述第四透射光柵相對(duì)設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述振蕩器包括第一光路段、第二光路段、第一光纖段，所述第一光纖段的兩端分別連接所述第一光路段和所述第二光路段。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第一光路段包括第一反射鏡、λ/8波片、法拉第旋轉(zhuǎn)器、波分復(fù)用準(zhǔn)直器、第一激光二極管；距離所述第一光纖段，由近及遠(yuǎn)，依次設(shè)置有所述波分復(fù)用準(zhǔn)直器、所述法拉第旋轉(zhuǎn)器、所述λ/8波片、所述第一反射鏡。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第二光路段包括第一光纖準(zhǔn)直器、偏振分束器、第一半波片、第一透射光柵、第二透射光柵、第二反射鏡、第二半波片、所述隔離器；經(jīng)過(guò)所述第一光纖準(zhǔn)直器和所述偏振分束器后分為透射光路和反射光路，所述第一半波片、所述第一透射光柵、所述第二透射光柵、所述第二反射鏡依次設(shè)置在所述透射光路上，所述第二半波片和所述隔離器設(shè)置于所述反射光路上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，其特征在于，所述第一光纖段和所述第二光纖段為yb摻雜光纖。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及光纖激光器領(lǐng)域，具體提供了一種疊加自相似色散管理的非線性偏振演化光纖激光器，該光纖激光器包括振蕩器、放大器、壓縮器，振蕩器為全偏振直線型NPE鎖模激光振蕩器，放大器為自相似放大器，壓縮器包括透射光柵對(duì)；振蕩器產(chǎn)生的脈沖激光進(jìn)入放大器，放大器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行自相似放大，放大后的脈沖激光進(jìn)入壓縮器，脈沖激光由壓縮器輸出。本申請(qǐng)非線性偏振演化光纖激光器疊加了自相似色散管理，能夠獲得光譜寬度38.7?nm，持續(xù)時(shí)間104?fs的類拋物線形狀的脈沖，有利于飛秒激光的產(chǎn)生。本申請(qǐng)激光器使得自相似脈沖的實(shí)現(xiàn)更加便捷和高效，同時(shí)減少了由于額外激光耦合設(shè)備過(guò)多而導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：李志莉,宋翊,周淵珠,潘新建,劉黎明,遲鋒,鄧春健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)中山學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22