[0001] 本发明属于激光技术领域，特别涉及的是一种少周期的中红外Mamyshev锁模光纤激光器及激光产生方法。

[0002] ～3μm中红外超快激光处于大气透明窗口，同时又覆盖水分子红外波段最强吸收峰以及众多气体分子、病毒分子等的“指纹区”，在环境监测、生物医疗、分子光谱学、国防空间光电对抗等领域具有极大的应用价值和需求。其中，少周期的中红外锁模激光因具有超窄的脉冲宽度、超宽的发射光谱以及超高的峰值功率等特性，应用潜力和优势尤为突出，始终是超快激光技术发展的核心目标之一。当前，该波段锁模激光主要通过半导体可饱和吸收镜、二维原子晶体可饱和吸收材料以及非线性偏振旋转等传统锁模技术获得，输出的脉冲宽度通常为皮秒到百飞秒量级([1]J.Ma,Z.P.Qin,G.Q.Xie,et al.,“Review of mid‑infrared mode‑locked laser sources in the 2.0μm‑3.5μm spectral region,”Appl.Phys.Rev.,2019,6(2):021317)。由于传统孤子锁模技术脉冲所能承受的最大非线性相移为π，激光器超宽带工作下会产生脉冲分裂现象，很难获得<100fs的脉冲。而且，产生高功率中红外光纤激光最具潜力的掺铒氟化物增益光纤的增益带宽只有～120nm，受增益带宽限制，激光器只能支持>80fs的脉冲产生，无法获得少周期的脉冲。

[0003] 因此，现有中红外锁模光纤激光产生技术及方法有待进一步改进。

[0031] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下参照附图并举实施例对本发明做进一步详细说明。应当理解，以下所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

[0032] 现有的中红外锁模光纤激光均通过传统孤子锁模技术获得，这些技术下锁模脉冲所能承受的最大非线性相移为π，激光器超宽带工作下将产生脉冲分裂现象，很难获得<100fs的脉冲。而且，产生高功率中红外激光最具潜力的掺铒氟化物增益光纤的增益带宽只有～120nm，受增益带宽限制，激光器只能支持>80fs的脉冲产生，无法获得少周期的脉冲。
为了解决上述问题，本发明提供了一种少周期的中红外Mamyshev锁模光纤激光器，如图1所示。本发明的少周期的中红外Mamyshev锁模光纤激光器包括：第一泵浦激光器1、第二泵浦激光器14、第一双色镜3、第二双色镜16、掺铒氟化物增益光纤6、掺镝氟化物增益光纤19、准直透镜2、准直透镜7、准直透镜13、准直透镜15、准直透镜20、聚焦透镜4、聚焦透镜17、半波片9、四分之一波片11、偏振相关隔离器10、第一滤波器12、第二滤波器21、偏振分束器8、锗棒13、锗棒22、氟化铝端帽5、氟化铝端帽18、腔外压缩器23。其中，第一泵浦激光器1用于产生第一泵浦光；第二泵浦激光器14用于产生第二泵浦光；第一泵浦光通过准直透镜2、聚焦透镜4耦合进掺铒氟化物增益光纤6的内包层中，第二泵浦光通过准直透镜15、聚焦透镜17耦合进掺镝氟化物增益光纤19的纤芯中；所述的第一双色镜3、第二双色镜16、第一滤波器
12、第二滤波器21共同构成环形的光学谐振腔，所述的掺铒氟化物增益光纤6、掺镝氟化物增益光纤19位于光学谐振腔内，掺铒氟化物增益光纤6、掺镝氟化物增益光纤19中级联的光谱展宽和第一滤波器12、第二滤波器21偏移的光谱滤波共同形成具有阶跃式透过率特性的人工可饱和吸收体，产生的锁模激光从偏振分束器8输出。

[0033] 对于锁模激光的产生，第一泵浦激光器1产生第一泵浦光，第二泵浦激光器14产生第二泵浦光；第一泵浦光经准直透镜2和聚焦透镜4耦合进掺铒氟化物增益光纤6的内包层；第二泵浦光经准直透镜15和聚焦透镜17耦合进掺镝氟化物增益光纤19的纤芯；第一泵浦激光器1和第二泵浦激光器14开启后，先将第一滤波器12和第二滤波器21的工作波长的偏移量调到尽可能的小，通过调节半波片9和四分之一波片11，并借助偏振相关隔离器10实现锁模的启动；锁模启动后，通过逐渐增大两滤波器间的波长偏移量获得大于400nm超宽带的锁模激光；超宽带锁模激光通过腔外压缩器23压缩获得小于40fs的少周期脉冲激光。

[0034] 具体实施时，本实施例所述的第一滤波器12和第二滤波器21为衍射光栅。

[0035] 优选地，第一滤波器12的中心波长为2800nm；第二滤波器21的中心波长为3000nm。

[0036] 具体实施时，通过调节第一滤波器12和第二滤波器21与入射激光之间的角度来调节滤波器的工作波长。

[0037] 具体实施时，产生的超宽带锁模激光从偏振分束器8输出。

[0038] 具体实施时，所述的腔外压缩器23由衍射光栅对组成。

[0039] 具体实施时，掺铒氟化物增益光纤6为双包层光纤，其内包层直径为330μm，纤芯直径为30μm。大的内包层直径有利于第一泵浦光的高效耦合，大的纤芯直径则有利于激光器高功率输出。进一步地，掺镝氟化物增益光纤19的纤芯直径为12.5μm，这可以保证输出激光的单模特性。

[0040] 第一泵浦激光器1产生的第一泵浦光的波长为970～980nm。第二泵浦激光器16产生的第二泵浦光的波长为2750～2850nm。

[0041] 具体实施时，剥离外包层的掺铒氟化物增益光纤泵浦输入端和剥离外包层的掺镝氟化物增益光纤泵浦输入端分别熔接氟化铝端帽5和氟化铝端帽18，以提高光纤端面的抗损伤能力。

[0042] 具体实施时，本实施例所述掺铒氟化物增益光纤6的掺杂浓度为6mol.％，长度为2m；掺镝氟化物增益光纤19的掺杂浓度为0.2mol.％，长度为3m。这可以保证激光器高效运转。进一步地，为使激光器腔净色散为正，使用20cm长的锗棒13和锗棒22进行色散补偿。

[0043] 此外，本发明还提供了一种上述少周期的中红外Mamyshev锁模光纤激光器的激光产生方法，如图2所示，其包括以下步骤：

[0044] S1、第一泵浦激光器产生第一泵浦光；

[0045] S2、第二泵浦激光器产生第二泵浦光；

[0046] S3、第一泵浦光耦合进掺铒氟化物增益光纤的内包层；第二泵浦光耦合进掺镝氟化物增益光纤的纤芯中；

[0047] S4、光学谐振腔中产生的激光，因掺铒氟化物增益光纤、掺镝氟化物增益光纤中级联的光谱展宽以及对第一滤波器、第二滤波器调节工作波长获得的偏移的光谱滤波共同形成的人工可饱和吸收体锁模产生超宽带锁模激光；

[0048] S5、超宽带锁模激光从偏振分束器输出；

[0049] S6、超宽带锁模激光因具有线性啁啾特性，通过腔外压缩器去啁啾即可获得小于40fs的少周期脉冲激光。

[0050] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0051] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。

[0052] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。