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高峰值功率耗散孤子共振锁模 激光器

阅读：932发布：2020-05-13

专利汇可以提供高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，目的是提供一种无需放大器可输出数千瓦量级高峰值功率脉冲的激光器。它由2个泵浦光源、2个合束器、2根增益光纤、滤波器、偏振无关隔离器、偏振控制器组成，第一泵浦源、第一合束器的泵浦输入臂、第一增益光纤、第一耦合器的输入臂a、第一耦合器的输出臂b、滤波器、第二耦合器的输入臂b1、第二耦合器的输出臂a1、偏振无关隔离器、第一合束器的信号输入臂连接形成单向环；第一耦合器的与输入臂a异侧的输出臂c与第二合束器、第二增益光纤、偏振控制器和第一耦合器的与输出臂c同侧的输出臂d连接形成非线性放大环形镜。本发明光纤长度小，无需放大器可将功率提升到数千瓦量级。，下面是高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，它包括第二耦合器(5)、偏振无关隔离器(6)、第一耦合器(7)，其特征在于高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器还包括第一泵浦源(1)、第一合束器(2)、第一增益光纤(3)、滤波器(4)、第二泵浦源(8)、第二合束器(9)、第二增益光纤(10)、偏振控制器(11)，各器件按如下顺序连接形成两个环路：
第一泵浦源(1)输出端通过无源光纤连接到第一合束器(2)的泵浦输入臂，第一合束器(2)的信号输入臂与偏振无关隔离器(6)的输出端通过无源光纤连接，第一合束器(2)的信号输出臂连接第一增益光纤(3)一端；第一增益光纤(3)另一端连接第一耦合器(7)的输入臂a，第一耦合器(7)的与输入臂a同侧的输出臂b通过无源光纤连接滤波器(4)的输入端，滤波器(4)的输出端通过无源光纤连接第二耦合器(5)的输入臂b1，第二耦合器(5)另一侧的输出臂a1通过无源光纤连接偏振无关隔离器(6)输入端，第二耦合器(5)与输入臂b1同侧的输出臂d1悬空，第二耦合器(5)的与输出臂a1同侧的输出臂c1是整个高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器的输出臂；偏振无关隔离器(6)的输出端连接第一合束器(2)的信号输入臂；第一泵浦源(1)、第一合束器(2)的泵浦输入臂、第一增益光纤(3)、第一耦合器(7)的输入臂a、第一耦合器(7)的输出臂b、滤波器(4)、第二耦合器(5)的输入臂b1、第二耦合器(5)的输出臂a1、偏振无关隔离器(6)、第一合束器(2)的信号输入臂连接形成第一个闭合环路，称为单向环；
第一耦合器(7)的与输入臂a异侧的输出臂c与第二合束器(9)、第二增益光纤(10)、偏振控制器(11)和第一耦合器(7)的与输出臂c同侧的输出臂d连接形成第二个环路；第一耦合器(7)的输出臂c通过无源光纤连接第二合束器(9)的信号输入臂，同时第二泵浦源(8)的输出端通过无源光纤连接第二合束器(9)的泵浦输入臂，第二合束器(9)的信号输出臂连接第二增益光纤(10)一端，第二增益光纤(10)的另一端连接偏振控制器(11)，偏振控制器(11)通过无源光纤连接第一耦合器(7)的输出臂d；第二个环路称为非线性放大环形镜NALM，是实现激光器锁模的结构；上述器件均是通过各器件的尾纤相连，当尾纤长度不够时，用同种型号的无源光纤来增加长度；
第一泵浦源(1)泵浦光通过泵浦臂传输到第一合束器(2)，第二泵浦源(8)将泵浦光通过泵浦臂传输给第二合束器(9)；
第一合束器(2)和第二合束器(9)均为包层泵浦合束器，第一合束器(2)的泵浦输入臂的中心波长与第一泵浦源(1)的中心波长相等，第二合束器(9)的中心波长与第二泵浦源(8)的中心波长相等；第一合束器(2)将从第一泵浦源(1)接收的泵浦光和从偏振无关隔离器(6)接收的信号光进行合束，将合束后的混合光耦合进第一增益光纤(3)；第二合束器(9)将从第二泵浦源(8)接收的泵浦光和从第一耦合器(7)接收的信号光进行合束，将合束后的混合光耦合进第二增益光纤(10)；
第一增益光纤(3)和第二增益光纤(10)为同种双包层掺镱光纤，纤芯直径相同且均大于10μm；第一增益光纤(3)从第一合束器(2)中接收混合光，在其中泵浦光的作用下先激发信号光，再将信号光进一步放大；第二增益光纤(10)从第二合束器(9)中接收混合光，在其中泵浦光的作用下先激发信号光再进一步放大；
滤波器(4)中心波长与第一合束器(2)的信号输入臂的中心波长相同，滤波器(4)对从第一耦合器(7)接收的信号光进行带通滤波，将信号光中心波长附近的信号发送给第二耦合器(5)；
偏振无关隔离器(6)的中心波长与滤波器(4)中心波长相同，接收从第二耦合器(5)输出臂a1传输的顺时针方向信号光，对从第一合束器(2)中传输的逆时针方向光隔离，保证信号光在单向环内的单向传输；
第一耦合器(7)、第二耦合器(5)的中心波长与偏振无关隔离器(6)的中心波长相同，第一耦合器(7)连接单向环和NALM，从单向环a臂输入的信号光按照耦合比分光到两个臂c、d，在NALM中进行顺时针和逆时针双向传输；从NALM输出的信号光通过第一耦合器(7)的输出臂b重回单向环，通过滤波器(4)滤波后，信号光按第二耦合器(5)的耦合比中大比例部分从第二耦合器(5)的输出臂c1输出；
偏振控制器(11)安装在从第二增益光纤(10)传输出的无源光纤上，对光纤中传输的信号光施加应力，调节信号光偏振状态，实现脉冲锁模；
无源光纤及第一泵浦源(1)、第二泵浦源(8)、第一合束器(2)、第二合束器(9)、滤波器(4)、第二耦合器(5)、第一耦合器(7)，偏振无关隔离器(6)的尾纤均采用同种型号的双包层无源光纤，且纤芯与第一增益光纤(3)和第二增益光纤(10)纤芯直径相同。
2.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述第一泵浦源(1)和第二泵浦源(8)中心波长为915nm、920nm、940nm、960nm、976nm中任意一种，输出的最大功率大于等于16W；第一泵浦源(1)和第二泵浦源(8)的中心波长既可以相同，也可以不同，输出功率也是既可相同，也可以不同。
3.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述第一合束器(2)和第二合束器(9)的信号输入臂和输出臂的中心波长均为1030nm。
4.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述第一增益光纤(3)和第二增益光纤(10)长度为1.5m-3m，包层数值孔径相同且大于等于0.46，
1095nm吸收系数小于15dB/km，915nm吸收系数小于1.6dB/km，976nm吸收系数小于4.8dB/km；第一增益光纤(3)和第二增益光纤(10)的长度和吸收系数可以相同，也可以不同。
5.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述滤波器(4)的中心波长为1030nm，带宽为14-30nm。
6.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述偏振无关隔离器(6)的中心波长为1030nm。
7.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述第一耦合器(7)、第二耦合器(5)的中心波长为1030nm，第一耦合器(7)的输出臂d、c的耦合比范围为30:70～45：65，第二耦合器(5)的输出臂a1、c1的耦合比范围为1：99～10：90。
8.如权利要求1所述的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，其特征在于所述NALM的无源部分环长为1m-4m，所述无源部分包括第一耦合器(7)的c、d臂，第二合束器(9)的信号臂和输出臂，以及连接用的无源光纤。

说明书全文

高峰值功率耗散孤子共振锁模 激光器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种耗散孤子共振锁模激光器，特别涉及一种不需要放大器直接产生数千瓦量级峰值功率的耗散孤子共振锁模激光器。

背景技术

[0002] 超连续谱光源同时具有光谱宽、亮度高和空间相干性好等优点，因此在光学测量、分子光谱学、生物医学成像及光学生物组织蚀除等方面有着广泛的应用，是光源领域的研究热点之一。目前，超连续谱主要通过将脉冲激光输入到光子晶体光纤中进行非线性展宽的方式获得。脉冲光纤激光器输出的脉冲激光性能是由其锁模机制决定的。按照腔内脉冲演化方式分类，主要有传统孤子锁模、色散管理孤子锁模和耗散孤子锁模三种。

[0003] 由于耗散孤子锁模可以在激光器的色散、非线性、增益和损耗这些重要参数大幅度变化时，仍然保持稳定，比传统孤子锁模、色散管理孤子锁模应用更广泛，是目前锁模光纤激光器领域的重要研究方向。耗散孤子共振(Dissipative Soliton Resonance，简称DSR)锁模属于耗散孤子锁模的一种。理论和实验表明，在激光器中，DSR脉冲的产生是一种非线性、色散、增益和损耗四种效应相平衡的结果，当腔内达到饱和吸收时能实现输出的峰值功率与泵浦功率无关，而由腔内所能达到的平衡状态决定。所以产生DSR脉冲的锁模激光器比其他类型的锁模激光器峰值功率更加稳定，能够免受泵浦功率的不稳定性带来的影响，抗干扰能力强。因为超连续谱在光子晶体中非线性展宽的程度和脉冲峰值功率直接相关，所以高峰值功率的DSR脉冲也有利于产生光谱范围大且时域稳定的超连续谱。

[0004] 但现有DSR锁模激光器的输出脉冲功率不够高。如2016年11月15日发表在OPTICS LETTERS的“10μJ dissipative soliton resonance square pulse in a dual amplifier figure-of-eight double-clad Er:Yb mode-locked fiber laser”(利用双泵浦八字形结构的镱铒共掺锁模光纤激光器产生10μJ DSR脉冲，称为背景技术1，其激光器结构见附图1)，由两个环(线型环和非线性环)组成，线性环由第一镱铒共掺双包层放大器13、偏振无关隔离器6、第二耦合器5、第一传输光纤15、第二偏振控制器12、第一耦合器7的输入臂a和输出臂b组成。第一镱铒共掺双包层放大器13输出端连接偏振无关隔离器6的输入端，偏振无关隔离器6的输出端连接第二耦合器5的输入臂b1，第二耦合器5的输出臂c1为整个激光器的输出端，第二耦合器5的输出臂a1连接第一传输光纤15一端，第一传输光纤15的另一端连接第二偏振控制器12的输入端，第二偏振控制器12的输出端连接第一耦合器7的输入端a，第一耦合器7的输出端b连接第一镱铒共掺双包层放大器13输入端。非线性环由第一耦合器
7的输出臂c、偏振无关隔离器11、第二镱铒共掺双包层放大器14、第一传输光纤16、第一耦合器7的输出臂d组成。第一耦合器7的输出臂c连接偏振无关隔离器11的输入端，偏振无关隔离器11输出端连接第二镱铒共掺双包层放大器14输入端，第二镱铒共掺双包层放大器14的输出端连接第二传输光纤16的一端，第二传输光纤16的另一端连接第一耦合器7的输出臂d。第一传输光纤15和第二传输光纤16的长度分别是1000m和500m，其激光器总腔长(指所有光纤的总长度)为1536m；第二耦合器5的耦合比为1:99(即输出臂a1的输出光比例为1％，输出臂c1的输出光比例为99％)；第一耦合器7的耦合比为30:70(即输出臂c的输出光比例为70％，输出臂d的输出光比例为30％)；激光器产生的DSR脉冲峰值功率最大只有120W。再如2017年11月15日发表在IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS的“1.1-kW Peak-Power Dissipative Soliton Resonance in a Mode-Locked Yb-Fiber Laser”(产生1.1kW峰值功率的掺镱DSR锁模激光器，称为背景技术2，其输出峰值功率见附图2)，是使用纤芯直径为
10μm的光纤搭建的激光器，也只可实现最高1.1kW峰值功率的脉冲输出，这是目前报道的DSR锁模激光器输出峰值功率的最高记录。

[0005] 因此，现有DSR激光器若要作为超连续谱的泵浦光源还需要经过单级或多级放大器进行功率放大，使其输出的激光脉冲峰值功率达到数千瓦量级。放大器搭建过程涉及各种器件之间以及器件和光纤之间的熔接，较为繁琐且成本很高；且采用泵浦放大种子脉冲激光器的方式对泵浦光源的利用率有限，常见的光-光效率仅为60％左右，电-光效率仅为50％左右，存在较大的能量损耗；根据所需放大值，还需改变放大器中的器件和光纤参数，使其与放大功率相匹配，否则在放大产生高峰值功率脉冲的过程容易造成放大器中的光隔离器和光纤等的击穿或烧毁，而修改放大器也是一项繁琐的工作，对激光器的使用者专业要求较高，难以普遍推广。

[0006] 因此，如何解决上述缺点是本领域研究人员极为关注的技术问题。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题是针对已有DSR激光器的不足之处提出一种高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器，能够无需放大器直接达到数千瓦量级的高峰值功率脉冲输出。

[0008] 本发明所采用的技术方案是：本发明由第一泵浦源、第一合束器、第一增益光纤、滤波器、第二耦合器、偏振无关隔离器、第一耦合器、第二泵浦源、第二合束器、第二增益光纤、偏振控制器组成，各器件按如下顺序连接形成两个环路：

[0009] 第一泵浦源输出端通过无源光纤连接到第一合束器的泵浦输入臂，第一合束器的信号输入臂与偏振无关隔离器的输出端通过无源光纤连接，第一合束器的信号输出臂连接第一增益光纤一端。第一增益光纤另一端连接第一耦合器的输入臂a，第一耦合器的与输入臂a同侧的输出臂b通过无源光纤连接滤波器的输入端，滤波器的输出端通过无源光纤连接第二耦合器的输入臂b1，第二耦合器另一侧的输出臂a1通过无源光纤连接偏振无关隔离器输入端，第二耦合器与输入臂b1同侧的输出臂d1悬空，第二耦合器的与输出臂a1同侧的输出臂c1(输出臂c1是整个激光器的输出光的输出臂)输出激光器脉冲。偏振无关隔离器的输出端连接第一合束器的信号输入臂。第一泵浦源、第一合束器的泵浦输入臂、第一增益光纤、第一耦合器的输入臂a、第一耦合器的输出臂b、滤波器、第二耦合器的输入臂b1、第二耦合器的输出臂a1、偏振无关隔离器、第一合束器的信号输入臂连接形成第一个闭合环路，称为单向环。

[0010] 第一耦合器的与输入臂a异侧的输出臂c与第二合束器、第二增益光纤、偏振控制器和第一耦合器的与输出臂c同侧的输出臂d连接形成第二个环路。第一耦合器的输出臂c通过无源光纤连接第二合束器的信号输入臂，同时第二泵浦源的输出端通过无源光纤连接第二合束器的泵浦输入臂，合束器的信号输出臂连接第二增益光纤一端，第二增益光纤的另一端连接偏振控制器，偏振控制器通过无源光纤连接第一耦合器的输出臂d。第二个环路称为非线性放大环形镜(Nonlinear Amplifying Loop Mirror，简称为NALM)，是实现激光器锁模的结构。(上述器件均是通过各器件的尾纤相连，当尾纤长度不够时，用同种型号的无源光纤来增加长度。)

[0011] 第一泵浦源和第二泵浦源中心波长可为915nm、920nm、940nm、960nm、976nm中任意一种，输出的最大功率大于等于16W。第一泵浦源和第二泵浦源的中心波长既可以相同，也可以不同，输出功率也是既可相同，也可以不同。第一泵浦源泵浦光通过泵浦臂传输到第一合束器，第二泵浦源将泵浦光通过泵浦臂传输给第二合束器。

[0012] 第一合束器和第二合束器均为包层泵浦合束器，信号输入臂和信号输出臂的中心波长均为1030nm。第一合束器的泵浦输入臂的中心波长与第一泵浦源的中心波长相等，第二合束器的中心波长与第二泵浦源的中心波长相等。第一合束器将从第一泵浦源接收的泵浦光和从偏振无关隔离器接收的信号光进行合束，将合束后的混合光耦合进第一增益光纤。第二合束器将从第二泵浦源接收的泵浦光和从第一耦合器接收的信号光进行合束，将合束后的混合光耦合进第二增益光纤。

[0013] 第一增益光纤和第二增益光纤为同种双包层掺镱光纤，经仿真和实验发现，第一增益光纤和第二增益光纤满足长度为1.5m-3m，纤芯直径相同且均大于10μm，包层数值孔径相同且大于等于0.46，1095nm吸收系数小于15dB/km，915nm吸收系数小于1.6dB/km，976nm吸收系数小于4.8dB/km时，放大效果最好。第一增益光纤和第二增益光纤的长度和吸收系数可以相同，也可以不同，符合上述范围即可。第一增益光纤从第一合束器中接收混合光，在其中泵浦光的作用下先激发信号光，再将信号光进一步放大。第二增益光纤从第二合束器中接收混合光，在其中泵浦光的作用下先激发信号光再进一步放大。

[0014] 滤波器的中心波长与第一合束器的信号输入臂的中心波长相同，为1030nm，带宽为14-30nm。滤波器对从第一耦合器接收的信号光进行带通滤波，将信号光中心波长(1030nm)附近的信号发送给第二耦合器。

[0015] 偏振无关隔离器的中心波长与滤波器的中心波长相同，为1030nm，接收从第二耦合器输出臂a1传输的顺时针方向信号光，对从第一合束器中传输的逆时针方向光隔离，保证信号光在单向环内的单向传输。

[0016] 第一耦合器、第二耦合器的中心波长与偏振无关隔离器的中心波长相同，为1030nm，第一耦合器的输出臂d、c的耦合比范围为30:70～45：65，(例如：如果第一耦合器的耦合比为30:70，即从输入臂a输入光时，输出臂d和输出臂c的输出光比例分别为30％和
70％)。第一耦合器连接单向环和NALM，从单向环a臂输入的信号光按照耦合比分光到两个臂c、d，在NALM中进行顺时针和逆时针双向传输，NALM的无源部分(包括第一耦合器的c、d臂，第二合束器的信号臂和输出臂，以及连接用的无源光纤)环长范围为1m-4m。第一耦合器、第二耦合器的耦合比和NALM环长决定了最终锁模的DSR脉冲的峰值功率。从NALM输出的信号光通过第一耦合器的输出臂b重回单向环，通过滤波器滤波后，大比例信号光(按第二耦合器的耦合比)从第二耦合器的输出臂c1输出(例如：第二耦合器的输出臂a1、c1的耦合比为1:99时，则输出臂c1的输出光比例为99％，输出臂a1的输出光比例为1％)，第二耦合器的输出臂a1、c1的耦合比范围为1：99～10：90。

[0017] 偏振控制器安装在从第二增益光纤传输出的无源光纤上，对光纤中传输的信号光施加应力，调节信号光偏振状态，实现脉冲锁模。

[0018] 无源光纤及其他器件(第一泵浦源、第二泵浦源、第一合束器、第二合束器、滤波器、第二耦合器、第一耦合器、偏振无关隔离器)的尾纤均采用同种型号的双包层无源光纤，且纤芯直径大于10μm，要求与第一增益光纤和第二增益光纤纤芯直径相同。

[0019] 本发明产生高峰值功率脉冲激光的方法是：

[0020] 第一泵浦源产生泵浦光，将泵浦光发送给第一合束器，第一合束器将泵浦光耦合进第一增益光纤，第一增益光纤对耦合进来的泵浦光进行受激辐射放大，激发出信号光并放大，第一耦合器对从第一增益光纤接收的信号光通过两个输出臂c、d按照耦合比进入NALM，在NALM中进行顺时针(由第一耦合器的臂c沿第二合束器到第二增益光纤，再到连接偏振控制器和第一耦合器的输出臂d)和逆时针(由第一耦合器的输出臂d沿偏振控制器到第二增益光纤，再到第二合束器和第一耦合器的输出臂c)双向传输。第二泵浦源产生泵浦光，将泵浦光发送给第二合束器，第二合束器将泵浦光耦合进第二增益光纤，第二增益光纤使得NALM中的信号得到进一步放大。偏振控制器对无源光纤施加应力调整信号光偏振。顺时针和逆时针双向传输的信号光在NALM中得到放大并相互作用后通过第一耦合器的输出臂b重回单向环，得到锁模信号，滤波器对锁模信号进行带通滤波，筛选出中心波长(1030nm)附近的锁模信号，第二耦合器对从滤波器收到的锁模信号按照耦合比进行分光，第二耦合器的臂a1连接偏振无关隔离器，将信号光传到环路中循环放大。偏振无关隔离器滤掉第一合束器中的反向(逆时针)光，接收第二耦合器的输出臂a1的光，保证信号光在单向环内的单向传输。

[0021] 本发明的损耗主要由滤波器提供，色散和非线性受各段光纤长度以及NOLM中第一耦合器的耦合比影响，增益大小由第一增益光纤和第二增益光纤的长度所控制。本发明无源光纤、增益光纤、以及各部件的尾纤均采用模场面积更大的双包层光纤，可以有效降低非线性效应，在合理改变滤波器带宽和光纤长度以及耦合器耦合比等参数的条件下，实现了新的非线性、色散、增益和损耗的平衡，理论上能得到更大的能量，和更高的峰值功率。通过合理的抑制多模产生(弯曲腔内的无源光纤和增益光纤)，能使得单模的能量大幅度提升，仿真结果和理论预期一致。由于采用了滤波器，有效抑制了DSR脉冲分裂集中了脉冲能量，同时减小了光纤长度，使用大口径光纤进一步促进了高峰值功率DSR脉冲形成。

[0022] 采用本发明可以达到以下有益效果：

[0023] 1、本发明无需放大器，直接将功率提升到数千瓦量级，免去了放大器，减少了泵浦光源能量的浪费。

[0024] 2、本发明使用的光纤总长度仅为20m-30m，大大减小了类似激光器结构的光纤长度，操作方便，节约成本。

[0025] 3、本发明采用能承受高峰值功率的偏振无关隔离器和双包层光纤，模场大，改变泵浦功率和腔内光纤长度等参数就可以实现改变脉冲峰值功率，产生稳定脉冲后出现烧毁的可能性很小，安全性好。

附图说明

[0026] 图1是背景技术1中双泵浦激光器的结构图。

[0027] 图2是背景技术2中激光器输出最大峰值功率与泵浦功率的关系图。

[0028] 图3是本发明总体结构示意图。

[0029] 图4是本发明具体实施方式的输出脉冲仿真图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

[0031] 图1是背景技术1中双泵浦激光器的结构示意图。

[0032] 图2是背景技术2中展示的最大峰值功率和泵浦功率的关系图，横坐标表示泵浦功率，纵坐标表示不同泵浦功率下对应的输出脉冲功率值。从图中可以看出，泵浦功率在4W-8W变化时，峰值功率基本稳定在1.1kW。

[0033] 图3是本发明的结构示意图。由第一泵浦源1、第一合束器2、第一增益光纤3、滤波器4、第二耦合器5、偏振无关隔离器6、第一耦合器7、第二泵浦源8、第二合束器9、第二增益光纤10、偏振控制器11组成，各器件按如下顺序连接形成两个环路：

[0034] 第一泵浦源1输出端通过无源光纤连接到第一合束器2的泵浦输入臂，第一合束器2的信号输入臂与偏振无关隔离器6的输出端通过无源光纤连接，第一合束器2的信号输出臂连接第一增益光纤3一端。第一增益光纤3另一端连接第一耦合器7的输入臂a，第一耦合器7与输入臂a同侧的输出臂b通过无源光纤连接滤波器4的输入端，滤波器4的输出端通过无源光纤连接第二耦合器5的输入臂b1，第二耦合器5另一侧的输出臂a1通过无源光纤连接偏振无关隔离器6输入端，第二耦合器5与输入臂b1同侧的输出臂d1悬空，由第二耦合器5与输出臂a1同侧的输出臂c1输出激光器脉冲。偏振无关隔离器6的输出端连接第一合束器2的信号输入臂。第一泵浦源1、第一合束器2的泵浦输入臂、第一增益光纤3、第一耦合器7的输入臂a、第一耦合器7的输出臂b、滤波器4、第二耦合器5的输入臂b1、第二耦合器5的输出臂a1、偏振无关隔离器6、第一合束器2的信号输入臂连接形成第一个闭合环路，称为单向环。

[0035] 第一耦合器7的与输入臂a异侧的输出臂c与第二合束器9、第二增益光纤10、偏振控制器11和第一耦合器7的与输出臂c同侧的输出臂d连接形成第二个环路。第一耦合器7的输出臂c通过无源光纤连接第二合束器9的信号输入臂，同时第二泵浦源8的输出端通过无源光纤连接第二合束器9的泵浦输入臂，合束器9的信号输出臂连接第二增益光纤10一端，第二增益光纤10的另一端连接偏振控制器11，偏振控制器11通过无源光纤连接第一耦合器7的输出臂d。第二个环路称为非线性放大环形镜(Nonlinear Amplifying Loop Mirror，简称为NALM)，是实现激光器锁模的结构。(上述器件均是通过各器件的尾纤相连，当尾纤长度不够时，用同种型号的无源光纤来增加长度。)

[0036] 国防科大按照图3搭建了一台高峰值功率DSR激光器，第一泵浦源1中心波长为976nm，最高输出功率25W；第二泵浦源8中心波长为976nm，最高输出功率16W；第一合束器2和第二合束器9的泵浦输入臂的中心波长为976nm，信号输入臂的中心波长为1030nm；第一增益光纤3和第二增益光纤10的纤芯直径25μm，包层直径为250μm，长度均为2m；滤波器4的带宽30nm，中心波长1030nm；第一耦合器7的输出臂d、c的耦合比为30：70；NOLM环长4m；第二耦合器5的输出臂a1、c1的耦合比为10：90，90％输出。固定第二泵浦源8功率为5W。在该条件下用商业数学软件MATLAB对设计的高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器进行仿真，将脉冲光场在分立组件模型中按照给定的组件结构顺序传输，得到的结果如图4，图4中横坐标表示输出脉冲时域宽度，纵坐标表示输出的脉冲功率值，不同线型表示第一泵浦源1不同泵浦功率下的脉冲时域和峰值功率情况。从图4可以看出，第一泵浦源1的泵浦功率从10W增加到
20W的过程中，大于14W的泵浦功率下，激光器输出峰值功率稳定保持在12kW以上，与背景技术图2，在4-8W泵浦功率下，峰值功率最高1.1kW比较，提升了十倍有余。本发明采用的光纤更粗，需要更大的功率(大于8W，在4-8W时增益光纤中的吸收还未达到饱和，不能形成稳定的DSR激光脉冲)才能激发DSR脉冲，但本发明相比背景技术的峰值功率有了大幅提升。

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高峰值功率耗散孤子共振锁模激光器