激光发生装置的制作方法

本技术实施例涉及激光，尤其涉及一种激光发生装置。

背景技术：

1、激光发生装置是一种能够产生短脉冲激光的激光装置，短脉冲激光在与材料相互作用时热效应及影响很弱，因而能够实现冷加工。激光发生装置能够应用于加工精度较高的场景，例如对玻璃进行钻孔或者切割、对半导体晶圆切割、激光医疗等。

2、激光发生装置可以基于非线性放大环路反射镜(non-linear amplifying loopmirror，nalm)实现锁模，非线性放大环路反射镜的工作原理是，通过在光纤环路中沿着相反方向传输的两束光于交汇处进行碰撞加成从而实现锁模。然而，相关技术中，基于非线性放大环路反射镜实现锁模的激光装置的重复频率较低。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种激光发生装置，用于改善基于非线性放大环路反射镜实现锁模的激光装置的重频频率较低的问题。

2、为了实现上述目的，本技术实施例提供一种激光发生装置。激光发生装置包括：泵浦源、第一激光腔、连接器件和第二激光腔。连接器件位于第一激光腔和第二激光腔之间。其中，泵浦源用于发出泵浦光。第一激光腔包括泵浦端、第一端口和第二端口。泵浦端与泵浦源连接，第一激光腔用于吸收泵浦光并产生信号光，信号光包括第一光束和第二光束，第一激光腔还用于将第一光束和第二光束调制为产生非线性相位差；其中，第二光束的偏振态垂直于第一光束的偏振态。连接器件包括第一光纤和第二光纤。第一光纤与第一端口连接，第一光纤用于将接收到的信号光调制为第一光束，第二光纤与第二端口连接，第二光纤用于将接收到的信号光调制为第二光束，连接器件还包括调制器件，调制器件位于第一光纤和第二光纤背离第一激光腔的光路上，调制器件用于对第一光束和第二光束进行合束或分离。第二激光腔用于将第一光束和第二光束调制为产生固定相位差，形成并输出激光光束；第二激光腔还用于将来自第一激光腔的信号光反射回第一光纤和第二光纤。

3、通过设置第一激光腔、连接器件和第二激光腔，泵浦源发出的泵浦光被第一激光腔吸收后产生信号光，信号光依次传输至连接器件和第二激光腔后，被第二激光腔反射回第一激光腔内。第一光束和第二光束能够在第一激光腔内实现相向传输，进而便于第一激光腔能够将第一光束和第二光束调制为产生非线性相位差。当信号光a再次通过连接器件由第一激光腔向第二激光腔传输时，连接器件的第一光纤与第一端口连接，以使第一光纤将接收到的信号光调制为第一光束；连接器件的第二光纤与第二端口连接，以使第二光纤将接收到的信号光调制为第二光束。第一光束和第二光束经连接器件合束准直后，传输至第二激光腔内，以使第二激光腔将第一光束和第二光束调制为产生固定相位差。由于第二激光腔能够使第一光束和第二光束反射回第一激光腔内，经过多次往返后，第一光束和第二光束在第一激光腔内产生的非线性相位差和在第二激光腔内产生的固定相位差相互叠加，以使第一光束和第二光束能够在腔体内发生干涉后，进而产生具有超短脉冲的激光光束。

4、同时，由于本技术通过在连接器件中设置第一光纤和第二光纤，并使第一光纤与第一端口连接，第二光纤与第二端口连接，连接器件与第二激光腔之间不需要进行光纤连接。可见，连接器件在实际应用时仅需要设置两个熔接点，有利于减小激光发生装置中光纤的长度，进而有利于提高激光发生装置的重复频率。

5、在一些实施例中，第一光纤和第二光纤均为保偏光纤，第一光纤的慢轴垂直于第二光纤的慢轴。由于保偏光纤能够对入射光的偏振态进行保持，第一光纤的慢轴可以垂直于第二光纤的慢轴，能够使得第一光纤内传输的光束的偏振态和第二光纤内传输的光束的偏振态相互垂直。

6、在一些实施例中，调制器件包括第一偏振晶体，连接器件还包括准直透镜，准直透镜位于第一偏振晶体背离第一激光腔的光路上；或者，准直透镜位于第一光纤和第二光纤与第一偏振晶体之间的光路上。其中，第一偏振晶体能够实现不同偏振态的光束之间的合束与分离。准直透镜用于实现光束的准直。以准直透镜位于第一偏振晶体背离第一激光腔的光路上为例进行说明，当第一光束和第二光束由第一激光腔传输至连接器件时，第一偏振晶体可以将第一光束和第二光束进行合束，合束后的信号光经准直透镜准直后，进一步传输至第二激光腔；第二激光腔将合束后的信号光反射回连接器件时，准直透镜对信号光进行扩束后，第一偏振晶体将扩束后的信号光分离为第一光束和第二光束。

7、在一些实施例中，第一激光腔包括波分复用器、增益光纤以及无源光纤。波分复用器包括信号输入端、公共输出端以及泵浦端，公共输出端与增益光纤的一端连接，增益光纤的另一端与第一端口连接，信号输入端与无源光纤的一端连接，无源光纤的另一端与第二端口连接。

8、通过上述设置，波分复用器、增益光纤和无源光纤共同围设成第一激光腔，第一激光腔大致呈环形腔体，且增益光纤位于环形腔体内的不对称位置。当第一光束由第一端口进入第一激光腔内后，第一光束先传输至增益光纤并被增益光纤放大；放大后的第一光束由增益光纤传输至波分复用器的公共输出端，波分复用器将放大后的第一光束分解为不同波长的信号，其中，与泵浦光的波长相同的第一光束由波分复用器的泵浦端传输回泵浦源，用于进一步形成激光光束的第一信号光由波分复用器的信号输入端传输至无源光纤，进而由无源光纤传输至第二端口。当第二光束由第二端口进入第一激光腔内后，第二光束由波分复用器的信号输入端传输至波分复用器内；同时，由于泵浦光由波分复用器的泵浦端传输至波分复用器内，波分复用器将波长不同的第二光束和泵浦光耦合在一起，由波分复用器的公共输出端传输至增益光纤内；增益光纤对泵浦光吸收，同时增益光纤还对第二光束进行放大，放大后的第二光束由增益光纤传输至第一端口。

9、在一些实施例中，第一激光腔还包括连接光纤，连接光纤连接于增益光纤和第一端口之间。其中，连接光纤可以为未掺杂的保偏光纤。通过上述设置，可以通过调节连接光纤的长度，进一步调节激光发生装置的腔长，进而调节激光发生装置的重复频率。

10、在一些实施例中，第一激光腔还包括耦合器，耦合器包括至少第一输入端、第一输出端以及至少一个第二输出端，第一输入端与信号输入端连接，第一输出端与第二端口连接，第二输出端用于输出激光光束。通过设置耦合器，可以进一步增加激光光束的输出路径。其中，本技术实施例对第二输出端的数量不做限定，可以根据实际的情况进行相应的设置。

11、在一些实施例中，第二激光腔包括相位偏置器件，相位偏置器件包括法拉第旋光器和波片，法拉第旋光器位于连接器件和波片之间的光路上。相位偏置器件可以包括法拉第旋光器和波片，法拉第旋光器位于连接器件和波片之间的光路上。法拉第旋光器用于对入射光束的偏振方向旋转一定角度，且旋光方向只与内部磁场相关，与通光方向无关。波片又称为相位延迟片，能够使偏振态相互垂直的第一光束和第二光束间产生固定的相位差。

12、在一些实施例中，第二激光腔包括偏振无关分束器，偏振无关分束器位于连接器件和法拉第旋光器之间的光路上，或者，偏振无关分束器位于相位偏置器件背离连接器件一侧的光路上。

13、在一些实施例中，第二激光腔还包括色散补偿器件和反射镜，色散补偿器件包括至少一组光栅对，光栅对包括相对设置的第一光栅和第二光栅；当偏振无关分束器位于连接器件和法拉第旋光器之间的光路上时，色散补偿器件位于相位偏置器件和反射镜之间的光路上；当偏振无关分束器位于相位偏置器件背离连接器件一侧的光路上时，色散补偿器件位于偏振无关分束器和反射镜之间的光路上。色散补偿器件可以包括至少一组光栅对，光栅对包括相对设置的第一光栅和第二光栅。其中，色散补充器件可以补偿光纤内产生的色散。第一光栅和第二光栅可以为衍射光栅、透射光栅以及反射光栅中的一种光栅。反光镜用于将将来自连接器件的第一光束和第二光束反射回去。

14、在一些实施例中，第二激光腔还包括第二偏振晶体和啁啾光纤布拉格光栅；当偏振无关分束器位于连接器件和法拉第旋光器之间的光路上时，第二偏振晶体位于相位偏置器件和啁啾光纤布拉格光栅之间的光路上；当偏振无关分束器位于相位偏置器件背离连接器件一侧的光路上时，第二偏振晶体位于偏振无关分束器和啁啾光纤布拉格光栅之间的光路上。通过上述设置，来自相位偏置器件的信号光进入第二偏振晶体后，被过滤为只有一个方向偏振的信号光，该信号光进入啁啾光纤布拉格光栅以后进行色散补偿，同时该信号光被啁啾光纤布拉格光栅反射回来，依次传输至第二偏振晶体、相位偏置器件、连接器件以及第一激光腔内。信号光在相位偏置器件、连接器件以及第一激光腔内的传输过程可以如上述实施例中所述，在此不再赘述。

15、在一些实施例中，激光发生装置还包括输出光纤，输出光纤位于偏振无关分束器背离第一激光腔一侧的光路上。通过上述设置，由第一激光腔向第二激光腔传输的光强较强的激光光束可以耦合进输出光纤内，以便通过输出光纤输出至所需的场景中。

16、在一些实施例中，激光发生装置还包括光电探测器，光电探测器位于偏振无关分束器背离第二激光腔一侧的光路上。通过上述设置，由第二激光腔向第一激光腔传输的光强较弱的激光光束可以被光电探测器接收，光电探测器能够将光信号转换为电信号，通过电信号可以对激光脉冲的时序状态进行观察。