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非线性环形镜”9”字腔锁模飞秒光纤激光器解决方案

非线性环形镜(Nonlinear Optical Loop Mirror, NOLM)锁模激光器也是很早之前研究的一种锁模方式,输出脉冲在百飞秒量级,可以做成全保偏光纤结构,基于不同的锁模原理角度来说,NOLM锁模激光器在长期稳定性比NPR更具有优势,由于可以做成全保偏结构,保证了光路结构的稳定性。

背景介绍

非线性环形镜(Nonlinear Optical Loop Mirror, NOLM)锁模激光器也是很早之前研究的一种锁模方式,输出脉冲在百飞秒量级,可以做成全保偏光纤结构,基于不同的锁模原理角度来说,NOLM锁模激光器在长期稳定性比NPR更具有优势,由于可以做成全保偏结构,保证了光路结构的稳定性。

原理

“9”字腔锁模激光器是在”8”字腔的基础上,在环形镜内引入顺、逆时针非互易性器件(相移器),产生一个π/2的相移量,这样既可以保证锁模激光器有较大的调制深度,同时降低锁模阈值,提升锁模激光器的性能。相移器主要是由两个法拉第旋光器中间插入1/4波片,这样左右两个传输光会经历π/2的相位差,有了此相位差,利用反射率构建饱和吸收效应。由于引入π/2相位差,非线性环行镜由原本的反射方式变成透射方式,振荡器的初始振荡点有0%的透射率变成50%的透射,这样更低的非线性相移就能实现激光锁模了。

系统结构图

器件清单

序号

名称

功能

1

单模泵浦激光二极管

作为整个振荡器提供泵浦能量

2

泵浦保护器

用于实现隔离信号光,防止信号光损坏泵浦激光器

3

980光纤隔离器

防止泵浦光返回打坏泵浦,保护谐振腔稳定工作

4

WDM

将980泵浦光和信号光耦合进同一根光纤纤芯

5

单包层掺杂光纤

作为增益介质,吸收泵浦光实现信号光的放大,通常使用高掺杂浓度有源光纤。

6

保偏光纤隔离器

实现谐振腔内的激光单向传输

7

2×2保偏光纤耦合器

构成光纤非线性环行镜环形镜的核心元器件,引入光强差,实现锁模机制

8

保偏相移器

提供非线性环行镜腔内顺、逆时针产生π/2的相移量,降低锁模阈值。

9

体布拉格光栅

作为色散补偿原件,调整腔内的色散平衡