[發(fā)明專利]一種光纖激光器脈沖串生成及放大模塊與光纖激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010737041.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111786251A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃旭輝;張正;楊寶成;鄭醒明
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東瀚盈激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本申請公開了一種光纖激光器脈沖串生成及放大模塊與光纖激光器，其包括依次設(shè)置的依次設(shè)置的脈沖選擇器、脈沖串生成器與功率放大器，其先通過脈沖選擇器將光纖激光器種子源發(fā)射的光脈沖信號的重復(fù)頻率調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)的重復(fù)頻率，隨后，通過脈沖串生成器將光脈沖信號進行多級分裂從而生成具有多個子脈沖的脈沖串，從而使得單脈沖能量降低，從而降低光纖非線性效應(yīng)，同時，單脈沖能量降低使得對光纖纖芯直徑的要求降低，光纖纖芯直徑可以更小，從而減少制造成本。另外，雙包層增益光纖為摻鐿的單模LMA雙包層光纖，其纖芯直徑較小，可以與普通光纖直接焊接，無需專門處理兩種光纖的匹配問題，使得結(jié)構(gòu)簡單以及降低了制造工藝與成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及光纖激光脈沖信號技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖激光器脈沖串生成及放大模塊以及采用此模塊的光纖激光器。

背景技術(shù)

目前，一般的光纖型激光種子源的脈沖重復(fù)頻率在10至40MHz范圍，而較為有效的超短激光脈沖信號串的串內(nèi)頻率需達(dá)到1至10GHz以上的水平。而想要得到串內(nèi)頻率如此高的脈沖串，這也就需要用到脈沖串生成模塊把每個脈沖加以分裂或復(fù)制。

在現(xiàn)有技術(shù)中，脈沖串生成模塊通常是采用如圖1所示的脈沖串生成模塊，其基本方法是均勻地把種子源信號的重復(fù)頻率用脈沖分裂的原理逐步倍增上去，即如果種子源信號的重復(fù)頻率是100Hz，第一步是把重復(fù)頻率變?yōu)?00赫芝，然后再倍增到400赫芝，依次類推。等重復(fù)頻率倍增到要求的水平后，選用脈沖選擇器把需要的脈沖串選出來，再進行放大。其雖然對較長的脈沖串，甚至跨越兩個種子源信號脈沖時，可以有較高的效率，但是它受到的限制是脈沖串的串內(nèi)頻率只能是種子源信號頻率的2N倍。但是，當(dāng)脈沖串內(nèi)包含的子脈沖數(shù)并不是很多(如幾十個以內(nèi))的情況下，這種方法使得降低單脈沖能量不夠靈活，而單脈沖能量越高，則會使得輸出的高能量脈沖會增加光纖非線性效應(yīng)，影響光纖激光光束的傳輸。

另外，光纖激光器在輸出光纖前，需要對光脈沖信號的功率進行放大，而用模場直徑一定的LMA光纖，把脈沖寬度擴展到納米量級后的脈沖能量放大的能力仍然是很有限的。目前，解決這一困難的主要方法是繼續(xù)增加光纖的纖芯模場直徑。

如果用傳統(tǒng)的階梯式折射率分布的LMA光纖，當(dāng)纖芯直徑超過15微米時，就會有一個或數(shù)個高階模式可以在光纖中傳播和放大，隨著纖芯直徑越增越大，允許的高階模式就會越來越多，產(chǎn)生的激光的光束質(zhì)量就會不斷下降。按目前的技術(shù)現(xiàn)狀，這類光纖實際上能達(dá)到的最大纖芯直徑約為25至30微米。因此，超短脈沖能取得的最大脈沖能量約在50微焦以下。要取得更大的脈沖能量，需要使用芯徑更大的LMA光纖。用常規(guī)的光纖設(shè)計方法很難得到這樣的光纖，所以現(xiàn)在都是用光纖晶體光纖的技術(shù)來制作芯徑達(dá)到40微米以上的LMA增益光纖。這使得制造成本大大提高。同時，還會出現(xiàn)重大的潛在問題，則是由于這類光纖結(jié)構(gòu)特殊，到目前為止不無法用傳統(tǒng)的方式把這種光纖與傳統(tǒng)光纖直接連接，連接較為困難，這給產(chǎn)品的制造帶來了困難及成本上的壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N光纖激光器脈沖串生成及放大模塊與光纖激光器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中降低光纖單脈沖能量不夠靈活、光纖纖芯直徑較大以及光纖連接難度大的技術(shù)問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種光纖激光器脈沖串生成及放大模塊，包括：依次設(shè)置的脈沖選擇器、脈沖串生成器與功率放大器；

所述脈沖選擇器用于接收光纖激光器種子源輸出的光脈沖信號，并通過調(diào)節(jié)所述脈沖選擇器的開關(guān)周期從而獲取并輸出預(yù)設(shè)的重復(fù)頻率的光脈沖信號；

所述脈沖串生成器，用于接收所述脈沖選擇器輸出的光脈沖信號，并對所述光脈沖信號進行分裂從而生成具有預(yù)設(shè)的子脈沖個數(shù)的脈沖串，進而輸出具有相應(yīng)的所述脈沖串的光脈沖信號；

所述功率放大器包括泵浦激光器、信號/泵浦合成器、雙層光纖與雙包層增益光纖；

其中，所述泵浦激光器，用于產(chǎn)生泵浦光；