[發明專利]基于單晶光纖偏振控制的多通超短脈沖激光放大器

在審

• 申請號: 201711268670.1
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108039639A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 李峰;楊直;王屹山;呂志國;李強龍;楊小君;魏玉鳳;張雷;唐書奎;趙衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/067
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

本發明屬于激光技術領域，具體涉及一種基于單晶光纖偏振控制的多通超短脈沖激光放大器。該放大器包括信號光調節單元、單晶光纖、偏振旋轉單元、雙色鏡單元和泵浦光調節單元；線偏振光經過信號光調節單元后進入單晶光纖的第一端面，由單晶光纖的第二端面出射的信號光經雙色鏡單元反射后進入偏振旋轉單元，由偏振旋轉單元出射的信號光沿原光路再經雙色鏡單元反射后進入單晶光纖的第二端面；由泵浦光調節單元發出的泵浦光經雙色鏡單元透射后進入單晶光纖的第二端面。本發明利用對超短脈沖激光的偏振控制，使得放大的激光可以在新型的放大介質單晶光纖中多次通過，提取增益介質中的儲存能量，從而實現高功率高能量的超短脈沖激光輸出。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，具體涉及一種基于單晶光纖偏振控制的多通超短脈沖激光放大器。

背景技術

高功率高能量飛秒激光具有脈寬窄、峰值功率高等優點，在超精細微加工、微光子器件制造、超快非線性光學、太赫茲產生、納米生物工程、國防激光武器等領域有著廣泛的應用，具有高功率高能量的超短脈沖激光器一直是研究的重點。目前在超快激光放大過程中，典型的放大方式有光纖激光放大和固體激光放大，但是這兩種不同的超短脈沖放大器都具有自身的優缺點。光纖放大器具有體積小、集成度高、穩定性好、免維護和光束質量好等優點，因此得到了廣泛的研究。加之此類激光器具有大的表面體積比，散熱性能好，熱光效應引起的光束畸變小，尤其適合高功率激光的輸出，因此采用此種結構已經實現了萬瓦級的連續激光輸出。但是，在超快激光放大中，由于光纖的有限模場面積限制，使得超短激光脈沖在光纖中傳輸時，會產生嚴重的非線性效應，導致脈沖的時域畸變，波長轉移等，因此在光纖中通常情況下很難實現高能量的超短脈沖輸出。而固體激光器具備較大的模場面積，非線性效應小，可以輸出高的脈沖能量以及峰值功率，但是在高功率放大過程中，由于固體放大介質容易受熱效應的影響，輸出光束質量無法有效保證，而且放大增益比較低，通常得借助于再生放大或者復雜的多通放大，結構復雜，穩定性較差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種基于單晶光纖偏振控制的多通超短脈沖激光放大器。

本發明的技術解決方案是：一種基于單晶光纖偏振控制的多通超短脈沖激光放大器，其特殊之處在于：包括信號光調節單元、單晶光纖、偏振旋轉單元、雙色鏡單元和泵浦光調節單元；

線偏振光經過信號光調節單元后進入單晶光纖的第一端面，由單晶光纖的第二端面出射的信號光經雙色鏡單元反射后進入偏振旋轉單元，由偏振旋轉單元出射的信號光沿原光路再經雙色鏡單元反射后進入單晶光纖的第二端面；

由泵浦光調節單元發出的泵浦光經雙色鏡單元透射后進入單晶光纖的第二端面。

進一步地，上述信號光調節單元包括半波片和偏振分光棱鏡，線偏振光依次穿過半波片和偏振分光棱鏡后進入單晶光纖的第一端面。

進一步地，上述偏振旋轉單元包括四分之一波片和信號光反射鏡，信號光穿過四分之一波片后入射信號光反射鏡，經信號光反射鏡反射并再次穿過四分之一波片出射的信號光偏振旋轉90°。

進一步地，上述偏振旋轉單元與雙色鏡單元之間設置有信號光聚焦透鏡，所述信號光聚焦透鏡將入射偏振旋轉單元的信號光聚焦成像在信號光反射鏡上。

進一步地，上述雙色鏡單元包括相互垂直設置的第一雙色鏡和第二雙色鏡，所述第一雙色鏡和第二雙色鏡均對信號光高反并對泵浦光高透。

進一步地，上述泵浦光調節單元包括半導體激光器、泵浦光準直透鏡和泵浦光聚焦透鏡，半導體激光器發出的泵浦光依次穿過泵浦光準直透鏡和泵浦光聚焦透鏡后進入雙色鏡單元。

優選地，上述信號光調節單元與單晶光纖之間設置有信號光二次調節單元，所述信號光二次調節單元包括45°旋光器、第二半波片和第二偏振分光棱鏡，第二偏振分光棱鏡的反射光方向依次設置有第二信號光聚焦透鏡和第二信號光反射鏡；