基于多模光纖干涉效應的百飛秒展寬脈沖產生

孫夢茹，紀海瑩，熊浩，洪瑤，馬萬卓，王天樞

（1 長春理工大學空間光電技術國家與地方聯合工程研究中心，長春130022）

（2 長春理工大學光電工程學院，長春130022）

0 引言

超快光纖激光因在智能制造、通信、光譜探測以及生物醫療等領域具有潛在的應用而受到廣泛關注。常用于產生超短脈沖的被動鎖模方法包括非線性偏振旋轉（Nonlinear Polarization Rotation，NPR）、非線性環形鏡（Nonlinear Optical Loop Mirror，NOLM）和非線性放大環形鏡（Nonlinear Amplified Loop Mirror，NALM）等，這些方法結構簡單易于搭建，但對溫度、振動特別敏感，易受到外界環境的影響，不利于實現穩定的鎖模脈沖。另外，還可以借助半導體可飽和吸收鏡、石墨烯以及單壁碳納米管（Carbon Nanotubes，CNT）等可飽和吸收材料被動鎖模獲得超短脈沖，這些材料具有造價低、恢復時間短、損傷閾值高等優點，但其可飽和吸收特性無法保持長時間穩定。近年來，基于非線性多模干涉（Multi-Mode Interference，MMI）效應鎖模產生超短脈沖的方法引起人們的關注［1］。與傳統鎖模器件相比，該方法具有損傷閾值高、結構簡單、光學特性易于控制、波長可調和調制深度可控等優點，可以實現包括傳統孤子［2-4］、耗散孤子［5-7］、耗散孤子共振［8］、類噪聲脈沖［9］、展寬脈沖在內的不同類型鎖模脈沖。其中，展寬脈沖光纖激光器能夠使脈沖在激光腔內周期性的展寬壓縮，減弱高能量脈沖在光纖中傳輸的非線性效應，實現更窄脈寬的超短脈沖，受到研究者的廣泛關注和研究。

通過向激光腔內引入色散補償光纖、具有正色散的增益光纖、Martinez 結構、啁啾布拉格光纖光柵、高數值孔徑光纖等色散補償器件，利用NPR［10］、NOLM［11］、CNT［12］等常規鎖模方式的展寬脈沖鎖模光纖激光器得到了充分的研究，可以實現穩定輸出的飛秒脈沖。……