马米舍夫振荡器
2023-07-05韩小祥王斐然张云婕严祥安张海洋张国青
岳 军, 韩小祥, 王斐然, 张云婕, 严祥安, 王 军, 张海洋, 张国青
(西安工程大学 理学院, 陕西 西安 710048)
自20世纪80年代以来,随着光纤技术日趋成熟,以光纤作为基质的光纤激光器得到了迅速的发展[1-2]。超快光纤激光器以其小体积、低噪声、高效率、较好的稳定性和兼容性等优点迅速成为化学、生物、材料和信息科学领域最前沿的研究课题之一[3-8]。超快激光的快速发展促进了许多重要领域的科学进步,如非线性显微镜、激光微加工、光学计量、生物医学成像等[9-13]。
到目前为止, 获得超快激光的方法主要有主动锁模和被动锁模技术2种[14-16]。 主动锁模光纤激光器的脉冲持续时间通常在皮秒量级。 此外, 调制器可能会降低主动锁模光纤激光器的环境稳定性[17-18]。 随后, 基于自相位调制(self phase modulation, SPM)和交叉相位调制的人工可饱和吸收体(saturable absorber, SA), 如非线性光学环形镜(nonlinear optical loop mirror, NOLM)、非线性放大环形镜(nonlinear amplifying loop mirror, NALM)、非线性偏振旋转(nonlinear polarization rotation, NPR)[19-24]等, 以及基于材料非线性吸收特性的真实可饱和吸收体, 如碳纳米管、 石墨烯、 半导体等已被广泛研究[25-30]。 然而, 用这些方法锁模都各有其缺点。 NOLM、 NALM需要精确地控制功率的耦合比, 不易传输, 并且缺乏调谐的灵活性。 NPR对光纤的随机双折射高度敏感, 并且与保偏(polarization-maintaining, PM)光纤不兼容, 锁模易受环境扰动的影响。 此外, 由于NPR和NALM的独特的传输强度曲线, 该方法输出的激光很容易出现脉冲失稳和多脉冲的现象[31]。 对于基于材料的饱和吸收体, 尤其是半导体, 长期使用容易退化, 这在很大的程度上限制了激光源的寿命[32]。 同时, 由于光纤中非线性效应的累积, 脉冲分裂阻碍了高能脉冲的获取, 通常可以获得数百飞秒的纳焦耳激光脉冲。 因此, 研究人员致力于开发一种新的超短脉冲产生机制, 以克服非线性效应对脉冲能量的限制。
近年来,马米舍夫振荡器作为一种新型的被动锁模振荡器,因其优良的脉冲输出特性,如脉冲宽度、光谱带宽和输出能量,引起了人们的广泛关注。事实上,在1994年Piché[33]就已经提出了通过在激光腔末端插入2个具有不同透射曲线的光谱滤波器来锁模激光器,但当时并没有引起太多关注。1998年Mamyshev提出了基于SPM和频谱滤波相结合的脉冲放大和整形技术[34]。随后,人们对该设计进行了大量的研究,为马米舍夫振荡器的研究与发展奠定了一定的基础。2017年美国康奈尔大学的Wise研究小组首次明确提出了马米舍夫振荡器的概念[35],并开始了对马米舍夫振荡器的系统研究。马米舍夫振荡器可以有效地提高激光脉冲能量,缩短脉冲持续时间,在工业应用中具有很大的优势。同时,它包含了丰富的非线性效应,可以作为研究非线性光学系统的良好平台,促进了超快激光技术和非线性光学的发展。与传统的锁模光纤激光器相比,马米舍夫振荡器可以承受更多的非线性效应而不发生脉冲分裂,从而产生更高的峰值功率。同时,马米舍夫振荡器具有很高的环境稳定性和优良的脉冲性能。经过适当的腔设计和外部放大,可以获得更宽的光谱、更短的脉冲宽度和更高的峰值功率。
1 基本原理
马米舍夫振荡器可以看作是马米舍夫再生器的串联组合,马米舍夫再生器通常由1段有源或无源光纤、1个输出耦合器和1个带通滤波器组成,它对脉冲的放大和整形起着重要作用。单臂马米舍夫再生器的工作原理如图1所示[36]。当输入脉冲在光纤中传播时,光纤中的SPM会导致光谱展宽。展宽的脉冲通过一个中心波长偏离初始脉冲中心波长的带通滤波器,只有经过SPM产生的新光谱成分才能通过滤波器。光脉冲的非线性展宽和偏移滤波机制可以等效为可饱和吸收体,其中低强度脉冲的SPM不足以使光通过带通滤波器,但可以通过级联方式来增强光强度,最终得到高强度脉冲,同时滤除低于某个强度阈值的低强度脉冲。图1中高强度脉冲P1和低强度脉冲P2在光纤中经历不同程度的非线性光谱展宽,后者因SPM不足而被偏移滤波器滤除,前者经足够的SPM频谱展宽至λ0+Δλ处,偏移滤波器实现了对目标波长的选取,输出了波长为λ0+Δλ的光脉冲,其中λ0为输入脉冲的中心波长,Δλ为带通滤波器的通带中心所对应的波长与输入脉冲中心波长的偏移量。可以通过串联2个马米舍夫再生器并使用2个不同中心波长的滤波器重复该过程来增强这种效应,并且可以通过连续放大来实现高能超快激光脉冲[37]。
图1 马米舍夫再生器工作原理[36]Fig.1 Working principle of Mamyshev regenerator[36]
在马米舍夫振荡器中,光脉冲的非线性展宽和偏移滤波机制所起到的阶跃可饱和吸收体作用,使系统可以容忍高强度的非线性累积,可以实现更高的脉冲能量[38]。
在马米舍夫振荡器腔中需要考虑3个主要影响:脉冲传播、放大和光谱滤波。一般来说,脉冲在光纤中的传播可以用非线性薛定谔方程描述[39]为
(1)
式中:A是慢变脉冲包络振幅;β2是群速度色散参数;β3是3阶色散参数;γ是非线性系数,可以描述为
(2)
式中:n2是非线性折射率;ω0是工作波长的中心角频率;c是光速;Aeff是光纤的有效模面积。
在马米舍夫振荡器中,2个中心波长不同且偏移的滤波器被1根非线性光纤隔开。马米舍夫振荡器中脉冲的演化如图2所示[39]。经增益光纤放大后的脉冲在无源光纤中传播时,由于SPM光谱发生展宽。到达滤波器F2后,一部分脉冲被滤波器F2反射回来,另一部分通过滤波器F2。正如前文所述,滤波器F1和滤波器F2的中心波长不同且偏移,这意味着只有光谱足够宽的脉冲才能通过滤波器F2。通过滤波器F2的脉冲经下一段无源光纤展宽、增益光纤放大,然后被滤波器F1滤波,恢复到初始状态。
图2 马米舍夫振荡器中脉冲频谱演化[39]Fig.2 Pulse spectrum evolution in Mamyshev oscillator[39]
根据以上分析,脉冲在腔内振荡主要经历6个步骤:放大、光谱展宽、光谱滤波、再放大、光谱展宽和光谱滤波。经过多次循环后,脉冲能量和持续时间将保持稳定。众所周知,脉冲受到高非线性效应的影响,会发生分裂,限制了能量的提高。然而,马米舍夫振荡器可以承受相当高的非线性效应。例如,传统的孤子在腔中几乎不能承受非线性效应,而马米舍夫振荡器中的脉冲可以承受60π以上[35]。因此,脉冲能量可以达到纳焦级。此外,腔中的2个偏移滤波器形成了一个具有100%调制深度的人工可饱和吸收体。以上这些特点使得马米舍夫振荡能够输出较高峰值功率的脉冲。
高非线性效应会导致光谱大幅度展宽。根据时间-带宽积,较宽光谱脉冲经过外部压缩后可以有较短的脉冲持续时间。光谱越宽,脉冲宽度越窄。因此,马米舍夫振荡器有助于缩短脉冲持续时间。串联再生器的方法极大地抑制了连续光和多脉冲的出现,这是马米舍夫振荡器在环境稳定设计方面和高功率源方面迈出的重要一步。与传统的超快光纤激光器相比,马米舍夫振荡器在获得稳定的高能超短脉冲方面具有很大的优势。
2 马米舍夫振荡器的启动方法
马米舍夫振荡器因其能够产生高峰值功率、高光束质量超短脉冲以及结构简单而受到广泛关注。由于马米舍夫振荡器自身的性质,自启动比较困难,所以对于马米舍夫振荡器启动问题的研究是一个热点。常用的启动方法主要有2种:1种是注入外部种子脉冲来启动,另1种是添加启动臂来启动。除此之外,还有在选定的工作参数下,无需外部种子脉冲或添加启动臂即可实现锁模的激光器。
2.1 注入种子脉冲启动
2015年,Regelskis等[39]为了启动激光器,通过从外部皮秒被动锁模光纤振荡器(脉冲重复率52 MHz)耦合到输出1端口向激光器注入单个脉冲。实验装置如图3所示。1个输出波长为976 nm的激光2极管作为泵浦源,通过波分复用器WDM 1耦合进保偏掺镱单模光纤中。第2个波分复用器WDM 2用于将剩余泵浦功率(未被掺镱光纤吸收)与信号分离。注入种子脉冲后,在输出端以14.52 MHz的重复频率产生稳定的脉冲序列。种子脉冲参数(持续时间、能量、时间和光谱形状)和输出脉冲参数可以相差1个数量级以上。激光器对种子脉冲具有耐受性,无需关闭种子脉冲。
图3 保偏掺镱光纤马米舍夫振荡器[39]Fig.3 Ytterbium-doped fiber Mamyshev oscillator with polarization preserving[39]
2017年, Liu等[35]为了研究马米舍夫振荡器的启动,搭建了1个线型腔马米舍夫振荡器(见图4)。短脉冲的产生可以通过在其中1个输出端放置反射镜M3来实现,以将被反射的光引导回振荡器。添加此反射镜可创建2个耦合腔:带有2个光谱滤波器的马米舍夫腔和1个可在滤波器1的通带内连续振荡的腔。马米舍夫腔只在高峰值功率下振荡,不支持连续波工作,而M1和M3形成的耦合连续波腔则相反。在反射镜M3耦合的情况下,观察到通常在运行约10 s后马米舍夫振荡器中出现脉冲序列。他们将这种自启动归因于持续时间为纳秒的尖峰脉冲光谱展宽。通过观察启动前的腔输出,他们推断,耦合线型腔马米舍夫振荡器中的尖峰脉冲是由耦合腔中的弛豫振荡引起的。他们观察到来自输出端1的纳秒脉冲束,其持续时间约数百微秒,时间间隔与连续腔中的弛豫振荡时间一致。只有连续波腔的损耗足够大时,才能观察到这些弛豫振荡;一旦马米舍夫腔开始工作,它在连续腔的持续存在下将一直稳定,这对实际应用具有很大的吸引力。
图4 线型腔马米舍夫振荡器[35]Fig.4 Linear-cavity Mamyshev oscillator[35]
2019年,Liu等[40]为了启动振荡器,引入了1个跨越滤波器通带的外部种子,其振荡器结构如图5所示。种子脉冲的能量不需要很强,传统的单模锁模光纤激光器可以满足这一要求。在足够的泵浦功率下,只需在偏振分束器PBS 2之前旋转波片,即可轻松启动振荡器。一旦振荡器启动,种子脉冲就可以关掉。振荡器最初在多脉冲模式下工作。可以观察到不同的多脉冲状态,包括孤子束、孤子流和束缚态等。通过逐渐增大输出耦合比和降低泵浦功率,使锁模脉冲的数量减少,最终变成单脉冲。一旦振荡器进入单脉冲状态,当增加泵浦功率时,就不会观察到向多脉冲状态的转变。
LD—laser diode;DM—dichroic mirror;ISO—isolator;PBS—polarization beam splitter;TLF—tunable longpass filter;TSF—tunable shortpass filter;MPC—multi-pass cell;TG—transmission grating;QWP—quarter waveplate;HWP—half waveplate。
2.2 添加启动臂启动
2018年,Sidorenko等[41]提出了1种简单可靠的方法来启动马米舍夫振荡器,如图6所示。为了产生能够引发脉冲的振荡波,构造了1个启动臂,它绕过第1个滤波器,允许振荡器内的连续光通过。启动臂包含1个由非保偏光纤和偏振元件通过非线性偏振演化(nonlinear polarization evolution,NPE)形成的人工SA,用于放大波动以产生种子脉冲。当连接启动臂并且调整SA以产生尽可能宽的光谱时,在没有第1滤波器的腔中产生了噪声调Q脉冲。启动臂产生的噪声调Q脉冲在主腔中在SPM的偏移滤波效应作用下形成锁模脉冲。虽然NPE的使用使启动臂对环境敏感,但一旦启动臂分离,就不会影响主腔。同时,他们预计用环境稳定的SA替代由NPE形成的SA将相当好地发挥作用,甚至可以用PM光纤制作启动臂。启动后,无论启动臂是否连接主腔,锁模都会变得比较稳定。
图6 添加启动臂后的马米舍夫振荡器[41]Fig.6 Mamyshev oscillator with start arm added[41]
2019年,Olivier等[42]介绍了1种基于保偏掺铒光纤的马米舍夫振荡器,其结构如图7所示。它由3个臂组成。ARM 3用于初始脉冲的形成,由非保偏光纤、四分之一波片和偏振器组成。另外2臂作为环型马米舍夫振荡器的主要结构。ARM 1和ARM 2的所有光纤都是保偏的。2个臂都有1个前向传播泵浦源(Pump 1和Pump 2a),ARM 2还带有1个后向传播泵浦源(Pump 2b)。要启动激光器,就需要使用翻转镜ARM 3,将输出耦合调整为50%,并将滤波器1和2分别设置为1 565 nm和1 555 nm。随后,马米舍夫腔中出现了多个脉冲。ARM 3随后被停用,脉冲在主腔(ARM 1和ARM 2)中存活。使用翻转镜,输出信号被引导至绕过滤波器2的ARM 3。由于非线性偏振演化,使得振荡器中迅速形成脉冲。然后,将反射镜翻转回来,使ARM 3失效,振荡器持续输出脉冲。一旦振荡器启动,锁模脉冲将很稳定。
FLIP—flip mirror;POL—polarizer;WDM—wavelength division multiplexing。
2020年,Boulanger等[43]提出了1种基于啁啾光纤布拉格光栅(chirped fiber bragg grating, CFBG)的线型腔马米舍夫振荡器。为了启动马米舍夫振荡器,增加了1个外部启动臂(见图8),以获得可靠的启动。该臂使用半导体可饱和吸收镜在1 565 nm处产生调Q脉冲,并从第2个输出端(2nd output)反馈。一旦翻转镜FLIP关闭,该腔立即过渡到稳定的单脉冲锁模状态。在这个阶段,可以通过拉伸光纤在1 550～1 560 nm之间来回调整啁啾光纤布拉格光栅(HR-CFBG)的反射率,而不会失去锁模。
图8 基于啁啾光纤布拉格光栅的线型腔马米舍夫振荡器[43]Fig.8 Linear-cavity Mamyshev oscillator based on chirped fiber Bragg grating[43]
虽然以上2种启动方式是马米舍夫振荡器在启动过程中较常用的方法, 为马米舍夫振荡器的发展起到了非常重要的作用, 也正是通过使用这2种类型的启动方式, 马米舍夫振荡器在脉冲参数和性能方面取得了一系列突破。 但这2种方式也有着很明显的缺陷, 注入种子脉冲本身就是给激光器提供了1个脉冲源, 然后通过振荡器对源脉冲进行优化。 尽管这种方式使得脉冲的参数和性能得到了改善, 但使激光器自身作为1个脉冲源, 其意义更大。 添加启动臂启动的方式使这个问题得到了解决, 这也使马米舍夫振荡器在发展过程中取得了进步, 然而这种启动方式使得马米舍夫振荡器又多出了1个臂, 这就让马米舍夫振荡器的结构变得更加复杂。 为了使马米舍夫振荡器不依赖种子源, 同时避免为了启动振荡器而使得振荡器结构更加复杂, 还有研究小组运用了其他方式来启动马米舍夫振荡器。
2.3 自启动
为了简化马米舍夫振荡器的启动方式,研究人员致力于实现不需要注入种子脉冲、添加启动臂、施加外力等手段的自启动方法。早在2008年,Rochette等[44]通过实验证明了1个基于SPM和偏移光谱滤波的振荡器的工作原理。图9显示了振荡器的实验装置。总的来说,该器件由2个级联再生器组成,输出信号波长可调。振荡器有3种运行模式:连续波模式、自启动脉冲模式和一个脉冲缓冲(pulse-buffering, PB)模式。滤波器中心波长偏移量Fo=|λBPF1-λBPF2|决定光源是在连续波模式下工作,还是在脉冲模式下工作。当滤波器偏移量为1.1 nm时,激光输出的是连续波。当1.1 nm
图9 调节滤波器间隔实现自启动马米舍夫振荡器的腔结构[44]Fig.9 Cavity structure for regulating the filter interval from starting Mamyshev oscillator[44]
近些年来,研究自启动的马米舍夫振荡器是马米舍夫振荡器研究领域的1个热门分支。虽然在这篇报道中没有说明这种结构的激光器就是马米舍夫振荡器,但它的腔结构与工作原理同典型的马米舍夫振荡器无异。而且它在滤波器中心波长偏移量介于1.1～1.3 nm的较小范围内实现了自启动。简单来说,这里的自启动是通过调节滤波器间隔来实现的。从近几年关于马米舍夫振荡器启动方式的研究中我们发现对于该报道中所提到的启动方法有着很多应用,但是,它们又与该方法有所区别,该方法只是在一定范围内调节2个滤波器的间隔就能实现自启动,而在后续的研究中,研究人员不仅调节了2个滤波器之间的间隔,而且还采取了其他措施,我们猜测这可能是由于该方法产生的脉冲性能较差,能量较低造成的。
2020年,Luo等[45]介绍了1种工作波长约为1 550 nm的线型腔全光纤锁模激光器。所用实验装置如图10所示,将2条长度分别为5 m的色散位移光纤(dispersion shifted fiber, DSF)插入激光腔内,在DSF的外侧加1个偏振控制器(polarization controller, PC),以此对脉冲进行调控。以最大功率约为4.7 W的1 480 nm拉曼光纤激光器通过波分复用器泵浦掺铒光纤。该装置能够提供高能量超短脉冲,并且具有较强的抗环境干扰能力。在选定的工作参数范围内,不需要外部种子脉冲激光器或辅助启动臂来诱导锁模,只需逐渐增加泵浦功率,同时调整激光腔的偏振控制器,或者对腔光纤施加轻微的震动,就可以很容易地触发启动。一旦获得锁模,激光器可稳定运行数小时,并可在大范围的泵浦功率下保持稳定。这种启动方式相对于常用的注入种子脉冲和添加启动臂启动已经有了很大的改善,解决了马米舍夫振荡器自身不能作为1个脉冲源的问题,同时也大大简化了振荡器的结构,但是通过调节偏振控制器PC或者对光纤施加振动的方法可靠性较差。
图10 全光纤锁模激光器的结构[45]Fig.10 The structure of an all-fiber mode-locked laser[45]
2021年,Chen等[46]搭建了1个脉冲传播方向与正交偏振方向相反的线型振荡器(图11)。为了避免在启动过程中增益光纤受到损坏,引入2个法拉第旋转器(faraday rotator, FR),同时为了启动振荡器,采用了1种基于泵浦功率调制的策略,振荡器可以通过调制泵浦功率来可靠地启动,以获得锁模状态,然后通过调整滤波器波长和泵浦功率来优化锁模状态。实现了对该启动过程的全电子控制。该激光器产生21 nJ和65 fs的脉冲。它具有优异的性能和环境稳定性。这种方式无疑使马米舍夫振荡器的启动过程变得更加简单,但添加FR等一系列措施使振荡器的结构变得复杂。
图11 带有法拉第旋转器的无损伤线型马米舍夫振荡器[46]Fig.11 A nondamaging linear Mamyshev oscillator with a Faraday rotator[46]
3 马米舍夫振荡器发展过程中脉冲参数的优化
2015年,Regelskis等[39]通过数值模拟和实验展示了1种基于掺镱光纤放大器的线型腔结构激光器,实验装置如图3所示。其工作波长为1 060 nm,提供了稳定的超短脉冲序列。实验中产生了能量可达到0.6～2.8 nJ的皮秒脉冲,且脉冲能量仅受有效泵浦功率的限制。数值模拟表明可以使用1对衍射光栅进行脉冲压缩而获得亚皮秒的脉冲。
2017年,Liu等[35]展示了1种基于级联马米舍夫再生的环境稳定性高的振荡器,如图12所示。峰值功率至少比之前类似的光纤激光器高1个数量级。光谱滤波器将脉冲整形成窄带宽、短持续时间的脉冲,从而在后续臂中传播。仿真结果表明,用低能脉冲激光器(<10 ps)作为种子,马米舍夫振荡器可以产生能量为190 nJ,去啁啾持续时间小于20 fs的锁模脉冲。与仿真结果相比,实验中产生了重复频率为17 MHz的约50 nJ和约40 fs的脉冲。
图12 环型腔马米舍夫振荡器原理[35]Fig.12 Ring cavity Mamyshev oscillator principle[35]
2018年,Sidorenko等[41]提出的马米舍夫振荡器,如图6所示。 振荡器的设计基于文献[35]中介绍的正常色散环型腔, 采用保偏掺镱光纤作为增益介质。 第1支臂由纤芯直径为6 μm的光纤制成, 主要用作第2支臂的较低能量反馈回路。 第2支臂由纤芯直径为10 μm的光纤构成, 用作功率放大器, 之后作为主要输出端。 与文献[40]相比, 将腔设计扩展到了更长的光纤, 以产生稳定的190 nJ脉冲, 其去啁啾持续时间为35 fs, 产生3 MW的峰值功率。
2020年,Boulanger等[43]提出了1种基于CFBG的线型腔全保偏光纤马米舍夫振荡器,这种结构为飞秒高能光纤激光振荡器带来了前所未有的简单性。其实验装置如图8所示。在压缩后产生能量为21.3 nJ、持续时间为108 fs的脉冲。这一成就是通过在线型腔的末端使用高斯型CFBG作为光谱滤波器实现的。
2022年,Zheng等[47]报道了1种具有全光纤结构的掺铒马米舍夫振荡器,它可以在低锁模阈值下产生较短的脉冲持续时间,其实验装置如图13所示。在适当的腔结构设置下,该激光器在5.45 MHz重复频率下产生了脉宽为83 fs,10 dB带宽为47.4 nm的超短脉冲。此外,泵浦源1和泵浦源2的锁模阈值分别为33.9 mW和28.8 mW。
图13 全光纤马米舍夫振荡器[47]Fig.13 All-fiber Mamyshev oscillator[47]
同年,他们研究小组报道了一种短脉冲、高峰值功率的全光纤掺铒马米舍夫振荡器[48],其实验装置如图14所示。通过对腔内的色散管理和腔内足够的非线性相移积累,直接从输出耦合器(output coupler,OC)获得了重复率为6.55 MHz、20 dB光谱带宽为78.2 nm、单脉冲能量为6.2 nJ、峰值功率为86 kW、不需外部压缩就能够产生72 fs脉宽的稳定脉冲。据他们报道,接近于0的群速度色散(group velocity dispersion,GVD)是直接输出超快脉冲的关键因素。同时,在他们的报道中也说明了这是当时获得的脉宽最短、峰值功率最高的掺铒马米舍夫振荡器。
图14 全光纤马米舍夫振荡器[48]Fig.14 All-fiber Mamyshev oscillator[48]
表1列出了近年来马米舍夫振荡器发展过程中脉冲参数的变化。从表1中可以看出马米舍夫振荡器腔型的设计分为线型腔和环型腔2种,环型腔的马米舍夫振荡器相对于线型腔的马米舍夫振荡器脉冲能量能够达到更高的数量级。从表1中也可以看出,近年来马米舍夫振荡器增益光纤的类型主要集中在掺铒光纤和掺镱光纤,对于其他类型的增益光纤研究较少。除了腔型的变化外,通过改变谐振腔中所用光纤的模场直径也可以改善输出脉冲的特性,例如在文献[40]中脉冲的能量达到了1 100.0 nJ,这使得单偏振锁模光纤振荡器的单脉冲能量和峰值功率达到了一个新的水平,这一成果主要归功于该研究小组将掺镱大模场光子晶体光纤应用到了马米舍夫振荡器中,实现了在谐振腔中不同的位置采用不同的光纤对脉冲进行有效非线性管理的效果。
表1 马米舍夫振荡器脉冲参数Table 1 Pulse parameters of the Mamyshev oscillator
4 结论与展望
本文主要根据马米舍夫振荡器的启动方式论述了马米舍夫振荡器在启动过程中所采用的方法。马米舍夫振荡器作为未来极具潜力的新型激光器,其启动方式尤为重要,虽然目前已经有各种各样的启动方法,但有些方法会影响脉冲性能,有些方法比较复杂,实现既简单又不影响脉冲性能的启动方法仍然是目前亟待解决的问题。尽管马米舍夫振荡器近些年热度不减,取得了一系列进展,但马米舍夫振荡器在脉宽、脉冲能量等各项参数中已遇到瓶颈。
基于马米舍夫振荡器的研究现状,对马米舍夫振荡器进行展望如下:
1) 在全光纤结构的基础上设计启动臂来启动振荡器,能够使振荡器结构紧凑且以自身作为脉冲源,通过这种方式启动谐振腔对优化马米舍夫振荡器结构很有意义;
2) 基于大模场光纤在提高马米舍夫振荡器脉冲能量上的优势,可将掺铒、掺铥的大模场光纤应用于马米舍夫振荡器,以进一步提高1.5 μm和2 μm波段马米舍夫振荡器的脉冲的能量。
