二、全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器
本文研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器，在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲。耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果。实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1nJ。此外， 对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致，证实了全正色掺镱光纤激光器在无外加滤波器的情况下也可以产生稳定锁模耗散孤子脉冲。
1、引言
作为低成本、高效可靠的超快光源， 被动锁模光纤激光器已经得到广泛和深入的研究。由于反常群速度色散和非线性自聚焦效应的平衡， 被动锁模光纤激光器可以产生稳定的孤子脉冲输出。然而， 受弧子面积定理和频谱边带限制孤子脉冲能量最大只可能到约0. 1nJ量级。在过去的十年中， 为了能够大幅度增加激光器锁模脉冲能量， 人们提出了一些新的被动锁模光纤激光器结构和方案。
例如展宽脉冲锁模激光器， 其基本原理就是在激光谐振腔中引进正负色散两种光纤进行色散管理， 谐振腔中的脉冲来回振荡的时候被周期性地展宽和压缩， 减少了一个周期内累计的非线性相移， 这样可以提高激光器输出的单脉冲能量和平均输出功率， 用这种方法可以产生纳焦量级能量的飞秒脉冲。最近， 为了从激光振荡器中获得更高的脉冲能量， 人们在积极研究净正常群速度色散锁模光纤激光器。由于脉冲在光纤放大过程中经历了一个自相似的演变过程， 该类激光器也被称为自相似脉冲光纤激光器。自相似过程使得脉冲累计的非线性相移非常大， 脉冲形成很强的线性啁啾， 相对于孤子激光器和展宽脉冲激光器， 这种激光器的输出脉冲能量有了很大的提高， 达到了几十纳焦。特别是近来， 全部由正色散光纤组成的被动锁模掺铒光纤激光器首先在掺铒光纤激光器中实现， 在这类激光器中形成的光孤子是激光器增益色散、增益饱和与正色散效应共同作用的结果， 所形成的光孤子又被称为增益支配光孤子。
然而， 由于掺镱光纤激光器比掺铒光纤激光器具有更大的增益带宽和较大的增益饱和功率， 这就不容易受到增益带宽限制的影响。O. Prochnow等报道的无色散补偿全正色散自相似掺镱光纤激光器， 利用饱和布拉格反射器和非线性偏振锁模两种方法共同锁模。A. Chong等报道的全正色散锁模掺镱光纤激光器， 腔内有一双折射滤波器， 其锁模脉冲产生得益于腔内滤波器对高啁啾脉冲的光谱滤波， 在这个激光器中光谱滤波器在脉冲的形成过程中起到了不可或缺的关键作用。上述全正色散掺镱光纤激光器中， 在激光腔内加入饱和布拉格反射器或者光谱滤波器都会破坏激光器的全光纤结构。另外， 激光器中插入带通滤波器， 对可产生脉冲的频谱带宽和脉冲宽度起限制作用， 进一步限制了可得到的最大脉冲能量。
本文报道了一个没有进行色散管理的全正色光纤基于非线性偏振旋转的被动锁模掺镱光纤激光器， 在无外加滤波器的条件下得到了耗散锁模孤子脉冲。耗散孤子的形成是激光器中各种效应自洽的结果， 由正常群速度色散和自相位调制导致脉冲时域和频域加宽， 增益饱和和增益窄化滤波使脉冲时域和频域窄化， 并达到平衡形成耗散孤子脉冲。此外， 理论上对该激光器的数值模拟与实验结果一致，证实了全正色掺镱光纤激光器在无外加滤波器的情况下也可以产生耗散孤子锁模脉冲。
