[實用新型]一種實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統

有效

• 申請號: 201820812720.1
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN208522239U
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 馬鵬飛;肖虎;劉偉;來文昌;粟榮濤;黃龍;許將明;吳堅;馬閻星;冷進勇;周樸;陳金寶;劉澤金
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：包括單頻光纖激光器種子源、相位調制器、射頻信號產生器、摻鐿光纖激光預放大系統、高功率耦合器、摻鐿主放大器、光纖端帽、準直器、高反鏡I、高反鏡II、功率計、光電探測器、分束器、光譜測量儀、光束質量測量儀、信號采集處理器；

單頻光纖激光器種子源的輸出端尾纖連接到相位調制器，射頻信號產生器驅動相位調制器，將單頻光纖激光器種子源的線寬展寬；

經過相位調制器后的激光首先注入到摻鐿光纖激光預放大系統進行功率預放大；經摻鐿光纖激光預放大系統預放大后的光束從高功率耦合器的輸入臂輸入后其中一部分光束從高功率耦合器的輸出臂導出，其余部分光束從高功率耦合器的回光監測臂導出，從高功率耦合器的輸出臂導出的光束注入到摻鐿主放大器進行最終的高功率放大；從高功率耦合器的回光監測臂輸出的光束注入到信號采集處理器，信號采集處理器與射頻信號產生器連接；信號采集處理器將輸入的光信號轉換為電信號，并根據電信號的變化產生最優控制信號給射頻信號產生器，由射頻信號產生器產生最優的相位調制信號用于驅動相位調制器，實現系統閉環；

經過摻鐿主放大器功率放大后的激光經光纖端帽輸出到準直器，經準直器擴束準直輸出到自由空間；準直輸出的激光依次被高反鏡I和高反鏡II反射后注入到功率計；經高反鏡I透射的光束被光電探測器接收，光電探測器將光信號轉換為電信號；經高反鏡II透射的激光經分束器后被分為兩束，其中經分束器反射出的光束注入光譜測量儀，實現對輸出激光光譜分布和線寬的測試，經分束器透射出的光束入射到光束質量測量儀，用于觀察和監測在整個系統功率提升過程中輸出激光的光束質量變化。

2.根據權利要求1所述的實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：根據光電探測器輸出的電信號用來觀察當光纖放大器中產生TMI或SBS效應時輸出激光的時域和頻域變化，依此判斷TMI與SBS的閾值。

3.根據權利要求1所述的實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：射頻信號產生器由射頻源、增益可調電學放大器、帶寬可調電學帶通濾波器構成,射頻源用以產生射頻信號，射頻源產生的射頻信號經增益可調電學放大器實現放大，增益可調電學放大器輸出的放大射頻信號再經帶寬可調電學帶通濾波器以濾除放大射頻信號的邊帶成分。

4.根據權利要求3所述的實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：信號采集處理器由光電轉換器和加載有優化算法的控制器構成；從高功率耦合器的回光監測臂輸出的光束注入到光電轉換器中，光電轉換器將光信號轉換為電信號，并伺服給優化算法控制器；當非線性受激布里淵散射效應發生時，從高功率耦合器的回光監測臂輸出的激光功率將呈現出指數增長趨勢且時域表現為巨脈沖狀態，光電轉換器輸出的電壓信號會出現明顯的非線性增長趨勢和不穩定，光電轉換器輸出信號的異常變化可以作為優化算法控制器的評價函數；

加載有優化算法的控制器基于光電轉換器輸出的電信號執行優化算法輸出優化后的控制信號，控制信號包括時域波形控制信號、增益電壓控制信號和帶寬調節電壓控制信號，將各控制信號分別施加到射頻信號產生器中的射頻源、增益可調電學放大器、帶寬可調電學帶通濾波器；由射頻信號產生器根據上述優化后的控制信號產生相應的相位調制信號用于驅動相位調制器，實現系統閉環。

5.根據權利要求4所述的實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：加載有優化算法的控制器其加載的優選算法是遺傳算法、隨機并行梯度下降算法或爬山法。

6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的實現高亮度窄線寬摻鐿光纖激光放大的系統，其特征在于：摻鐿主放大器包括1018nm泵浦源、信號-泵浦合束器、摻雜光纖和包層光濾除器；1018nm泵浦源輸出的泵浦光與從高功率耦合器的輸出臂導出的光束通過信號-泵浦合束器進行合束后經摻雜光纖傳輸，摻雜光纖連接有包層光濾除器，包層光濾除器將殘余的泵浦光和包層光濾除到自由空間，其中信號-泵浦合束器由信號輸入臂、泵浦臂、信號輸出臂構成，從高功率耦合器的輸出臂導出的光束由信號輸入臂輸入，1018nm泵浦源輸出的泵浦光由泵浦壁輸入，經信號-泵浦合束器合束后從信號輸出臂輸出。