[發明專利]一種方波脈沖激光器及方波脈沖激光生成方法

無效

• 申請號: 201010112639.0
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN101820129A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 陳國梁;顧春;許立新;王安廷;明海
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及激光器領域，特別是涉及一種全光纖納秒方波脈沖激光器 及方波脈沖激光生成方法。

背景技術

在激光慣性約束核聚變研究中，要求前端系統作為高功率激光聚變驅動器 的“種子光源”能為后續系統提供數個具有一定能量、帶寬、高信噪比和高光束 質量的納秒方波激光脈沖。研制這樣一種高性能的方波激光脈沖，成為整個前 端系統甚至約束聚變驅動器成敗的關鍵。當前前端系統中已有的納秒方波脈沖 產生技術一般分為兩類：脈沖調制技術和脈沖組合技術。

時域調制整形的核心思想來自于通信系統的脈沖調制，通過對單縱模連續 激光進行相位調制進行頻譜展寬，以提高產生受激布里源散射(SBS)的功率閾 值。再通過高速電光調制器調制得到初步整形脈沖。時域調制的技術核心是制 造足夠快的調制信號源和光調制器，國外光通信系統中已經商用的40GHz調 制系統但價格非常昂貴，國內快電子學已經能夠產生10皮秒左右上升沿的電 脈沖信號，但性能最好的波導調制器仍然很難滿足幾十皮秒以下的上升沿的需 求。在ICF前端系統中應用時與超短脈沖的同步問題也不易解決。另外，由于 通過時域調制產生的整形脈沖在放大和濾波過程中由于頻譜缺失引起嚴重的 頂部調制，即存在著FM-AM效應。

另外一種整形技術是脈沖堆積方法，其基本思想是利用數個短脈沖通過時 間上的首尾相接組合成一個長脈沖，這種技術填補了時域調制和頻譜調制技術 的中間區域，其適用范圍可以從亞皮秒脈沖到納秒脈沖，只依賴于堆積的脈沖 基元及延時大小。脈沖堆積技術在早期的高功率激光系統中經常使用體器件來 實現，光纖技術發展后，改為采用全光纖結構實現堆積。但目前脈沖堆積技術 仍有較大困難需要解決，例如由于脈沖堆積技術使用具有部分相干性的激光脈 沖進行堆積，由于激光脈沖的相干性，在脈沖的交疊處將產生相干噪聲，使整 形脈沖在時間上具有周期結構的細小起伏，而這種脈沖在后端系統的使用中是 不允許存在的，而脈沖堆積系統本身是極其復雜和昂貴的。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明的目的是提供一種新型的光線激光光源能夠 直接產生納秒方波激光脈沖，并且輸出脈沖的寬度在亞納秒至百納秒范圍內連 續可調，使用靈活方便。可直接應用于超大功率激光器系統中的脈沖種子光源。

為了達到上述目的，本發明的實施例一方面提出了一種方波脈沖激光器， 包括非線性放大環鏡NALM和脈沖激光主振蕩腔。所述非線性放大環鏡 NALM用于對激光脈沖進行腔內脈沖整形，包括脈沖整形激光腔和光纖耦合 器。其中，所述脈沖整形激光腔用于對激光脈沖進行腔內脈沖整形，生成方波 激光脈沖序列。所述光纖耦合器，用于將方波激光脈沖序列耦合輸出，包括 位于所述光纖耦合器一側的第一端、第三端和位于所述光纖耦合器另一側 的第二端、第四端。所述脈沖激光主振蕩腔，用于將所述方波激光脈沖序 列在所述非線性放大環鏡NALM和所述脈沖激光主振蕩腔內循環振蕩，生 成并輸出方波激光脈沖。所述光纖耦合器的第二端及第四端與所述脈沖整 形激光腔相連，所述光纖耦合器的第一端與第三端與所述脈沖激光主振蕩 腔相連。

本發明實施例的另一方面提出了一種方波脈沖激光生成方法，該方法 包括如下步驟：

輸入連續激光，激勵工作物質生成初始激光脈沖；

將初始激光脈沖通過非線性放大環鏡NALM進行腔內脈沖整形，在所 述非線性放大環境和脈沖激光主振蕩腔內循環振蕩，生成方波激光脈沖；

通過所述脈沖激光主振蕩腔輸出方波激光脈沖。

根據本發明實施例提供的納秒方波脈沖激光器及方波激光脈沖生成方 法，與上述現有納秒方波脈沖產生方案相比，該方波激光器結構簡單，時 間和幅度穩定、高信噪比、脈沖頂部平坦、無內部結構并且能夠長時間連 續工作，能夠直接輸出穩定的方波脈沖，具有自啟動和調節簡單的特點。