[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

本發明公開了一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，屬于光纖激光器領域，其包括：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、脈沖壓縮器；從種子源輸出的信號光，利用聲光調制器對信號光進行調制，通過各級放大器進行光放大，采用色散管理的方法展寬和壓縮脈沖，最終得到周期和占空比可調的1.7μm高功率超短脈沖激光。本發明由全光纖器件組成，結構緊湊、易于裝配、穩定性好；通過編程去靈活改變信號光脈沖的周期和占空比；從種子源輸出的信號光，通過各級放大器進行光放大以及采用色散管理的方法展寬和壓縮脈沖，得到高功率超短脈沖激光。

技術領域

本發明涉及光纖激光器技術領域，具體涉及一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統。

背景技術

近年來，1.7–2.1μm波長范圍的激光器由于其在如激光雷達、生物科學、光傳感和工業制造等各個不同領域的應用具有突出的優勢，成為了科學工作者們的研究熱點。相對于傳統生物光子學工作波長，1.7μm激光在生物組織中的散射效應較弱，且水對該波段的光吸收較少，同時脂肪和膠原的吸收峰也處于該波段。因此，1.7μm激光在生物成像方面具有廣泛的應用前景，對1.7μm激光器技術的研究具有重要意義。

然而，現有的1.7μm波段激光器存在裝配復雜、輸出功率低、穩定性差等問題，限制了深層組織生物光子學的研究。

發明內容

有鑒于此，針對現有的1.7μm波段激光器存在裝配復雜、輸出功率低、穩定性差等問題，本發明提供了一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種1.7μm全光纖大能量飛秒激光系統，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。

進一步地，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。

進一步地，第一單模泵浦為1.2μm單模半導體泵浦源。