[發明專利]一種基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器

在審

• 申請號: 201511005046.3
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN106921108A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 陳付志;張耘釩;李力
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/107;H01S3/10;H01S3/11
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：包括第一調Q準連續Nd:YAG激光器（1）、第二調Q準連續Nd:YAG激光器（2）、第一凸透鏡（3）、第二凸透鏡（4）、第一分光鏡（12）、第二分光鏡（17）、第一光隔離器（18）、第四分光鏡（24）、第二光隔離器（35）、第三光隔離器（36）、自鎖模激光器、脈沖擴展器、相位調制器（30）、再生放大器、脈沖壓縮器和空腔自鎖模系統；

自鎖模激光器采用基本z型諧振腔，包括依次設置的第一全反射鏡（8）、雙折射干涉濾波器（9）、第二凹球面鏡（6）、克爾介質工作物質（7）、第一凹球面鏡（5）、第一棱鏡對（10）和耦合輸出鏡（11）；第一凸透鏡（3）位于第一調Q準連續Nd:YAG激光器（1）與第一凹球面鏡（5）之間，第二凸透鏡（4）位于第二調Q準連續Nd:YAG激光器（2）與第二凹球面鏡（6）之間；

所述脈寬擴展器包括第一光柵對（13）、第三凸透鏡（14）、第四凸透鏡（15）、第二全反射鏡（16）；所述第一光柵對（13）包括第一光柵（13-1）和第二光柵（13-2），第一光柵（13-1）傾斜放置，第二光柵（13-2）水平放置；第三凸透鏡（14）、第四凸透鏡（15）沿第一光柵（13-1）的反射光路設置在第一光柵對（13）之間；第二全反射鏡（16）設置在第二光柵（13-2）的反射光路上；

再生放大器包括共光軸依次設置的第三調Q準連續Nd:YAG激光器（23）、第三凹球面鏡（20）、第三分光鏡（19）、激光增益介質（21）、第四凹球面鏡（22）；

空腔自鎖模系統包括沿光路依次設置的第五凹球面鏡（31）、第六凹球面鏡（33）、SESAM（32）、第四全反射鏡（34）；

所述第一光隔離器（18）和第一分光鏡（12）依次設置在自鎖模激光器的耦合輸出鏡（11）和脈寬擴展器的第一光柵對（13）的第一光柵（13-1）之間，且第一分光鏡（12）與相位調制器（30）共光軸；

所訴第二分光鏡（17）設置在相位調制器（30）和再生放大器的第三分光鏡（19）之間，且第二分光鏡（17）與脈沖壓縮器的第五凸透鏡（25）共光軸，第二分光鏡（17）和第五凸透鏡（25）之間依次設有第二光隔離器（35）和第四分光鏡（24）；所述第四分光鏡（24）與空腔自鎖模系統的第五凹球面鏡（31）共光軸；第二分光鏡（17）和相位調制器（30）之間設有第三光隔離器（36）；

所述脈沖壓縮器包括沿光路依次設置的第五凸透鏡（25）、光纖（26）、第六凸透鏡（27）、第二棱鏡對（28）和第三全反射鏡（29），第五凸透鏡（25）的焦點處耦合進光纖（26）的一端，第六凸透鏡（27）的焦點處耦合進光纖（26）的另一端。

2.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述自鎖模激光器中的第一凹球面鏡（5）與經過第一凸透鏡（3）的調Q泵浦準連續激光束成8^o角入射；第二凹球面鏡（6）與經過第二凸透鏡（4）的調Q泵浦準連續激光束成-8^o角入射。

3.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述自鎖模激光器中的克爾介質工作物質（7）兩端切成布儒斯特角，第一棱鏡對（10）選用SF14，其中兩個棱鏡的頂點相距57cm，平行放置，略角為8^o。

4.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述第一光柵對（13）中的第一光柵（13-1）傾斜放置，入射角度為25^o，第二光柵（13-2）水平放置，入射角為20^o-30^o。

5.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述再生放大器中的第三分光鏡（19）傾角為45^o；激光增益介質（21）兩端切成布儒斯特角。

6.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述脈沖壓縮器第二棱鏡對（28）采用SF59，其中兩個棱鏡頂點距離為53cm，平行放置，略角為5^o。

7.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于：所述相位調制器（30）用于實現激光光束的線寬展寬。

8.根據權利要求1所述的基于鎖模自相關的可調諧短脈沖激光放大器，其特征在于，光路走向如下：第一調Q準連續Nd:YAG激光器（1）發出的光束經第一凸透鏡（3）、第一凹球面鏡（5）匯聚后，射入克爾介質工作物質（7），同時第二調Q準連續Nd:YAG激光器（2）發出的光束經第二凸透鏡（4）、第二凹球面鏡（6）匯聚后，射入克爾介質工作物質（7），克爾介質工作物質（7）發出信號光束，信號光束在自鎖模激光器的z型諧振腔內進行自相關鎖模震蕩，調節雙折射干涉濾波器（9），并調整第一棱鏡對（10）位置距離實現激光波長的調諧，由耦合輸出鏡（11）輸出，進入第一光隔離器（18）后，入射至第一分光鏡（12），經第一分光鏡（12）分光，分為第一透射光和第一反射光，第一反射光進入相位調制器（30），第一透射光進入脈沖擴展器中的第一光柵對（13）的第一光柵（13-1），經第一光柵（13-1）反射后依次經過第三凸透鏡（14）、第四凸透鏡（15）、第二光柵（13-2）和第二全反射鏡（16），再經第二全反射鏡（16）原路返回至第一分光鏡（12），經第一分光鏡（12）入射至相位調制器（30）；經相位調制器（30）擴展的激光束通過第三光隔離器（36），入射至第二分光棱鏡（17），經第二分光棱鏡（17）分光，分為第二透射光和第二反射光，第二透射光入射至再生放大器中的第三分光棱鏡（19），第二反射光射入第二光隔離器（35）；第二透射光經第三分光棱鏡（19）反射至激光增益介質（21），同時第三調Q準連續Nd:YAG激光器（23）泵浦，第二透射光經激光增益介質（21）放大后，射入第四凹球面鏡（22），經第四凹球面鏡（22）反射，原路返回第三分光棱鏡（19），經第三分光棱鏡（19）透射至第三凹球面鏡（20），在第三凹球面鏡（20）和第四凹球面鏡（22）之間震蕩后，由第三分光棱鏡（19）反射至第二分光棱鏡（17），經第二分光棱鏡（17）反射至第二光隔離器（35）；經第二光隔離器（35）的信號光束入射至第四分光鏡（24），分為第四反射光和第四透射光，第四反射光射入空腔自鎖模系統的第五凹球面鏡（31），第四透射光依次經過第五凸透鏡（25）、光纖（26）、第六凸透鏡（27）、第二棱鏡對（28）和第三全反射鏡（29），經第三全反射鏡（29）反射，原路返回第四分光鏡（24），經第四分光鏡（24）反射至空腔自鎖模系統的第五凹球面鏡（31），經第五凹球面鏡（31）的光束入射至第六凹球面鏡（33），經第六凹球面鏡（33）反射，依次經過SESAM（32）和第四全反射鏡（34），光束在空腔自鎖模系統中震蕩后，從第六凹球面鏡（33）射出。