[實(shí)用新型]一種增益窄化控制的全光纖高功率皮秒脈沖激光放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220661326.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN203014158U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁崇智;楊康文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東漢唐量子光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/23
• 分類號(hào): H01S3/23;H01S3/067;H01S3/094;H01S3/16
• 代理公司: 中山市科創(chuàng)專利代理有限公司 44211
• 代理人: 謝自安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增益窄化控制的全光纖高功率皮秒脈沖激光放大器。

背景技術(shù)

高功率的皮秒脈沖具有脈沖寬度窄、峰值功率高、單色性好、與材料作用時(shí)間大于熱效應(yīng)擴(kuò)散時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，在微納加工、醫(yī)療處理、精密測距、高速通信和國防領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是激光器領(lǐng)域的前沿研究方向之一。尤其在非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換等應(yīng)用場合，高功率激光脈沖能獲得更高的轉(zhuǎn)換效率。目前常用的產(chǎn)生皮秒脈沖的方法主要有三種：直接調(diào)制快速響應(yīng)的半導(dǎo)體激光器、采用具有飽和吸收性質(zhì)的材料作為光開關(guān)以及通過非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模效應(yīng)實(shí)現(xiàn)皮秒脈沖輸出。

通過產(chǎn)生電學(xué)上小于1納秒的電脈沖，驅(qū)動(dòng)快速響應(yīng)的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生皮秒脈沖，其脈沖寬度一般在數(shù)百皮秒，輸出功率僅數(shù)百微瓦，受限于半導(dǎo)體激光器的響應(yīng)速度，采用該方法無法產(chǎn)生脈寬更窄、平均功率更高的脈沖。采用可飽和吸收鏡產(chǎn)生超短脈沖的方法應(yīng)用較為廣泛，選擇合適的可飽和吸收材料，可以產(chǎn)生脈沖寬度從幾皮秒到數(shù)百皮秒的超短脈沖，但采用這種方法，激光長時(shí)間作用與可飽和吸收體，器件壽命較短，同時(shí)還需要精確控制腔內(nèi)泵浦光的功率，否則很容易超過可飽和吸收材料的抗損傷閾值，燒毀器件，尤其在被動(dòng)鎖模的大功率激光器中，吸收體的損壞是制約大功率激光輸出和高壽命鎖模激光器的瓶頸問題。

為獲得高功率的皮秒脈沖，目前常用的方法是在腔內(nèi)或腔外加入窄帶濾波器件，如光纖光柵，窄帶濾波器等。但這些器件原理上都是從很寬的光譜中截取一小部分能量出來，濾波后種子激光的平均功率低，相應(yīng)的光纖激光的鎖模難以穩(wěn)定控制；而且，后續(xù)放大時(shí)需要數(shù)量更多的放大器，這種方法一方面增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，也大幅提高了產(chǎn)品成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種增益窄化控制的全光纖高功率皮秒脈沖激光放大器，該放大器采用全光纖結(jié)構(gòu)，易于獲得長期穩(wěn)定的高功率皮秒脈沖激光，也可降低高功率光纖激光系統(tǒng)的制作成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種增益窄化控制的全光纖高功率皮秒脈沖激光放大器，包括全光纖皮秒種子源，在全光纖皮秒種子源輸出端連接有光纖功率放大器，光纖功率放大器輸出端連接有輸出模塊；所述全光纖皮秒種子源為全光纖環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的鎖模激光器，全光纖皮秒種子源包括泵浦激光器，波分復(fù)用器，增益光纖，輸出耦合器，第一偏振控制器，偏振分束器，第二偏振控制器，偏振無關(guān)隔離器；泵浦激光器輸出的連續(xù)泵浦光經(jīng)波分復(fù)用器進(jìn)入全光纖環(huán)形腔，波分復(fù)用器輸出端與增益光纖的一端相連，增益光纖的另一端與輸出耦合器的一端相連，所述的輸出耦合器耦合比較高的一端與偏振分束器的一端相連，耦合比較低的一端作為非保偏輸出端；第一偏振控制器固定在輸出耦合器與偏振分束器之間的光纖上，所述的偏振分束器的保偏輸出端作為全光纖皮秒種子源的輸出端，偏振分束器的非保偏端與偏振無關(guān)隔離器的輸入端相連，第二偏振控制器固定在偏振分束器與偏振無關(guān)隔離器之間的光纖上，所述的偏振無關(guān)隔離器的輸出端與波分復(fù)用器的另一個(gè)輸入端相連，構(gòu)成全光纖環(huán)形結(jié)構(gòu)。

所述第一偏振控制器、第二偏振控制器均為手動(dòng)偏振控制器。

所述全光纖皮秒種子源還包括全光纖探頭，所述第一偏振控制器為電動(dòng)偏振控制器，所述輸出耦合器的輸出端輸入到全光纖探頭，在全光纖探頭還連接有根據(jù)全光纖探頭反饋的信息對(duì)鎖模進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的控制電路上，控制電路的輸出端與電動(dòng)偏振控制器連接；所述第二偏振控制器為手動(dòng)偏振控制器

所述光纖功率放大器的一種方案是，包括隔離器，放大器泵浦源，合束器或波分復(fù)用器，放大器增益光纖；全光纖皮秒種子源輸出的種子脈沖輸入到隔離器上，放大器泵浦源輸出泵浦光與透過隔離器的種子激光經(jīng)波分復(fù)用器或者合束器耦合到放大器增益光纖，所述輸出模塊采用輸出耦合器，放大器增益光纖輸出放大的皮秒脈沖經(jīng)過輸出耦合器，所述輸出耦合器的強(qiáng)光端作為最終輸出，弱光端作為監(jiān)測端。

所述光纖功率放大器包括隔離器另一種方案是，包括隔離器，放大器泵浦源，合束器或波分復(fù)用器，放大器增益光纖；全光纖皮秒種子源輸出的種子脈沖輸入到隔離器上，經(jīng)過隔離器后的脈沖輸入到放大器增益光纖，放大器泵浦源輸出的泵浦光經(jīng)波分復(fù)用器或者合束器耦合到放大器增益光纖中，所述輸出模塊采用輸出耦合器，波分復(fù)用器或者合束器輸出的放大的皮秒脈沖經(jīng)過輸出耦合器，所述輸出耦合器的強(qiáng)光端作為最終輸出，弱光端作為監(jiān)測端。

所述光纖功率放大器還包括濾波器，濾波器接在全光纖皮秒種子源的輸出端上。

所述輸出模塊采用輸出耦合器，光纖功率放大器輸出端輸出放大的皮秒脈沖經(jīng)過輸出耦合器，所述輸出耦合器的分束比為1：99，強(qiáng)光端作為最終輸出端，弱光端作為監(jiān)測端。