[發明專利]一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統

有效

• 申請號: 202010770475.4
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112072451B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 楊中民;吳經鋒;文曉曉;孫悅怡;韋小明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067;H01S3/094;H01S3/106;H01S3/11
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

1.一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，包括種子源、聲光調制器、脈沖展寬器、第一單模光纖放大器、帶通濾波器、第二單模光纖放大器、雙包層光纖放大器、包層功率剝離器以及脈沖壓縮器，各部分通過光纖熔接的方式按上述順序依次連接；

所述種子源用于采用色散管理和被動鎖模的方式產生超短脈沖激光信號；

所述聲光調制器用于調制從種子源輸出的信號光；

所述脈沖展寬器用于展寬信號光的脈沖寬度；

所述第一單模光纖放大器和第二單模光纖放大器用于信號光的毫瓦級放大；

所述帶通濾波器用于抑制放大自發輻射噪聲；

所述雙包層光纖放大器用于信號光的瓦級放大；

所述包層功率剝離器用于去除包層殘留的泵浦光、在內包層中傳輸的放大自發輻射光以及高階模式信號光，同時保持在纖芯中傳輸的信號光；

所述脈沖壓縮器用于壓縮信號光的脈沖寬度，出射1.7μm高功率超短脈沖激光；

所述種子源為環形腔結構，包括負色散光纖、偏振控制器、正色散光纖、第一單模泵浦、光學集成模塊、摻Tm/Tb光纖以及第一隔離器，各部分通過光纖熔接的方式連接；

負色散光纖和正色散光纖用于腔內色散管理進而調整輸出脈沖的寬度，偏振控制器用于調整光纖環形腔內光波的偏振狀態以實現被動鎖模，光學集成模塊具有光波分復用、光耦合、光隔離三種功能，摻Tm/Tb光纖是產生1.7μm激光的增益介質，第一隔離器用于防止激光反射損壞種子源；

第一單模泵浦的泵浦光通過光學集成模塊進入環形腔內，并在腔內不斷循環，被摻Tm/Tb光纖充分吸收；對摻Tm/Tb光纖泵浦產生的1.7μm激光在環形腔內放大至達到飽和，通過光學集成模塊離開環形腔，繼而通過第一隔離器從種子源出射；為了使種子源的出射激光為激光脈沖而非連續激光，需要通過偏振控制器調整環形腔內光波的偏振狀態并設置適合的第一單模泵浦功率及摻Tm/Tb光纖長度，以使種子源達到被動鎖模的條件。

2.根據權利要求1所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，第一單模泵浦為1.2μm單模半導體泵浦源。

3.根據權利要求1所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，所述聲光調制器利用任意信號發生器產生的電信號驅動，將對信號光的脈沖序列做出相應的調制，通過編程去靈活改變信號光脈沖的周期和占空比。

4.根據權利要求1所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，所述脈沖展寬器和脈沖壓縮器是具有色散特性的光纖器件，為色散光纖、啁啾光纖光柵或啁啾鏡。

5.根據權利要求1所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，所述第一單模光纖放大器和第二單模光纖放大器均包括單模增益光纖、波分復用器、第二單模泵浦和第二隔離器，采用反向泵浦結構，各部分通過光纖熔接的方式連接；信號光從左側進入，依次通過單模增益光纖、波分復用器和第二隔離器；第二單模泵浦的泵浦光通過波分復用器進入單模增益光纖，從而對信號光進行毫瓦級放大；第二隔離器防止激光反射損壞前置器件。

6.根據權利要求5所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，所述第二單模光纖放大器比第一單模光纖放大器有著更長的單模增益光纖和更大功率的第二單模泵浦。

7.根據權利要求1所述的1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，其特征在于，所述雙包層光纖放大器包括多模泵浦、合束器和雙包層增益光纖，采用正向泵浦結構，各部分通過光纖熔接的方式連接；信號光和多模泵浦的泵浦光分別通過合束器的兩路光纖進入雙包層增益光纖，從而對信號光進行瓦級放大。