相较于传统固体激光器,光纤激光用具备体积幼巧、成本便宜、不变性优异、光束质量高且无需水冷的优势。而在各类光纤激光器中,基于非线性偏振演化(NPE)的锁模光纤振荡器,占有单脉冲能量高(纳焦级)、脉冲宽度窄(百飞秒级甚至更短)蹬着势。
掺铒锁模光纤激光器已宽泛利用于超快光学、光纤传赣注工业加工、光信息处置、频率检测、医疗、快点火等领域。尤其因其输出波长位于1550 nm 通讯波段,在光纤通讯系统中具备极高的利用价值,可利用于时频传输、大容量光纤传输系统、全光时钟复原、时钟吩斓系统等主题场景。

图 1:掺铒光纤激光器道理结构图
凭据环形腔内色散个性的分歧,非线性偏振演化锁?煞治啵汗伦有退!⒄箍砺龀逍退!⑷⒆岳嗨扑。
分歧锁模方式个性各别:孤子锁模易实现不变运行,但单脉冲能量较低;展宽脉冲锁模光谱宽度大,可压缩获得更短脉冲,需对腔内色散进行合理设计;全正色散结构脉冲能量大,但脉冲宽度更宽、噪声相对更高。
掺铒光纤激光器可通过选用分歧类型光纤,或搭配光栅等空间色散元件,矫捷调控腔内色散。
以经典掺铒展宽脉冲光纤激光器为例:基于非线性偏振演化的掺铒锁模激光器,利用一片半波片与两片四分之一波片实现腔内偏振调控与筛;结合正常色散单模光纤与畸形色散增益光纤的长度匹配,实现色散治理型锁模输出。
980 nm 泵浦激光二极管
为整个振荡器提供泵浦能量,通例选取单模尾纤式 980 nm 半导体二极管。现实搭建系统时,泵浦?橥ǔE溆斜闷直;て骷,预防振荡器反射的 1550 nm 回光倒灌败坏泵浦源。
波分复用器(WDM)
将 1550 nm 信号光与 980 nm 泵浦光耦合至统一根光纤内传输。
掺铒增益光纤
吸收 980 nm 泵浦光,实现对 1550 nm 波段信号光的放大。
准直器
实现光纤激光的空间准直输出,同时便于在光路中集成波片、偏振分束器等空间光学元件。
光隔离器
抑造腔内反向传输光,保险激光单向不变振荡输出。
单模光纤(SMF)
适配 1550 nm 工作波段,用于腔内色散调节与光路衔接。
选用适配的光学器件;器件选型不当,会导致激光器效能偏低、脉冲质量劣化,甚至缩短设备使用寿命。
搭配相宜的工作环境,不变光学平台,节造环境温湿度,断绝表界振动与噪声滋扰。
凭据道理结构图实现器件熔接,搭建关环谐振腔,并规范围绕、固定光纤。
逐步开启泵浦源并调节至相宜功率,优化腔内耦合状态(沉点调试两组准直器耦合);若腔内损耗过大,需排查器件败坏或熔接故障。
将泵浦功率调节至额定区间,通过光谱仪、示波器观测输出信号(示波器需搭配光电探测器,实现光信号至电信号的转换)。微调波片角度,当光谱仪出现不变包络光谱、示波器输出均匀规整的脉冲序列时,即可实现不变锁模。
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