[實用新型]一種反饋式高峰值功率皮秒脈沖光纖激光器系統

有效

• 申請號: 201420542438.8
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN204144662U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 祝賢;黃保;李星;周郭
• 申請（專利權）人: 武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/0941
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本實用新型涉光纖激光器領域，具體是一種反饋式高峰值功率皮秒脈沖光纖激光器系統。?

背景技術

高功率皮秒脈沖光纖激光器具有光束質量好、脈沖寬度窄、可對材料“冷”燒灼、可靠性高、易于集成、無需復雜維護等優點得到越來越多的關注和應用，尤其是微細尺度材料加工領域。?

現階段主要通過主控振蕩-放大(MOPA)方法來獲得高峰值功率的皮秒脈沖，種子源MO一般采用響應速度快的調制半導體激光器來產生脈沖寬度為皮秒量級的種子光，種子光注入到放大器PA中進行放大。采用短脈沖驅動半導體激光器雖然可以獲得短脈沖激光，但是光譜寬度較窄，若不加處理則會在再放大時使脈沖展寬、噪聲增強，限制了激光器峰值功率的提高。?

激光器長時間使用過程中泵浦半導體激光器等器件受溫度影響會出現功率波動，直接影響到激光器輸出功率的穩定性，激光器加工工藝效果一致性、完整性等不能達到要求。?

發明內容

本實用新型的目的為了克服現有技術存在的上述問題，提供一種光束質量好、峰值功率高、種子源狀態可監控、輸出功率穩定性可動態調節的高峰值功率皮秒脈沖激光器系統。?

本實用新型的技術方案：?

一種反饋式高峰值功率皮秒脈沖光纖激光器系統，由種子源、脈沖整形單元、信號光監控器、隔離器、預放大級、窄帶濾波器、紅光耦合件、?主放大級、功率監控器、輸出光隔離器、主控單元、驅動單元、反饋單元構成；其特征在于：主控單元分別與驅動單元和反饋單元相連，驅動單元分別控制種子源、預放大級、主放大級；驅動單元驅動種子源輸出皮秒量級種子光；種子光經脈沖整形單元之后小部分光到達信號光監控器，絕大部分光再經隔離器后注入到預放大級，再依次通過窄帶濾波器、紅光耦合件、主放大級，主放大級輸出的絕大部分激光從輸出光隔離器輸出，少部分激光到達功率監控器；信號光監控器和功率監控器將采集到的信號發送給反饋單元，由反饋單元反饋到主控單元；主控單元將采集到的信號光頻率、脈沖寬度或光譜寬度參數與設定值對比，根據對比結果決定種子源繼續或停止工作；將采集到的功率信號與設定值對比，根據對比結果通過驅動單元增加預放大級和主放大級的泵浦電流或種子源停止工作。?

所述的種子源為快速響應的增益開關型半導體激光器，驅動單元產生脈沖電流驅動種子源產生皮秒脈沖信號光。?

所述的種子源還包括中心波長在1064±2nm的光纖光柵，使信號光具有較高的信噪比和較窄的線寬。?

所述的脈沖整形單元由光纖環形器和啁啾光柵組成，啁啾光柵改變種子源輸出信號光的固有啁啾，從而實現改善脈沖波形、壓縮脈寬，得到最短脈寬約50ps的信號光。?

所述預放大級前端和后端分別設置隔離器和濾波器，防止放大自發輻射光源(ASE)影響系統的穩定性。?

所述預放大級由兩級放大器和光纖隔離器構成，放大器采用反向泵浦方式，兩級之間加入光纖隔離器；每級放大器由耦合器、976nm泵浦源和單模增益光纖構成。?

所述主放大級由耦合器、976nm泵浦源和大模場雙包層摻Yb光纖、模式適配器MFA構成，采用反向包層泵浦方式。主放大級前端耦合入紅光，增強系統的可操控性和安全性。主放大級采用大模場雙包層摻Yb光纖，為與預放大級光纖匹配，改善系統的光束質量，在主放大級前加入模式適配器MFA。?

在信號光監控器中通過具有一定分光比的分束器分出少部分信號光用于監控信號光頻率、脈沖寬度或光譜寬度。?

在功率監控器中通過具有一定分光比的分束器分出少部分信號光用于激光功率監控器。?

在功率監控器中利用帶尾纖的光電二極管將采集到的光信號轉換成相應的電信號。?

本實用新型采用主控振蕩放大結構，在種子源后加入啁啾光柵對脈沖進行整形，改善種子源波形，保證種子源脈沖寬度，提高種子源質量。分別在預放大級和主放大級前接入隔離器和窄帶濾波器，濾除有害的ASE，提高系統的穩定性。在預放大級和主放大級之間加入紅光指示，提高激光器的操作安全性和靈活性。種子源后和主放大級后均接入光電二極管，通過反饋單元實現對信號光頻率、脈沖寬度或光譜寬度監控和對激光器實時保護以及對輸出功率進行動態調節。該種皮秒脈沖光纖激光器最高輸出功率20W，最小脈沖寬度為50ps，頻率可在10kHz到1MHz較寬的范圍內調制，單脈沖能量最高可達1.5mJ，峰值功率40KW。?