[發明專利]高峰值功率單頻窄線寬納秒三角形短脈沖光纖激光器

有效

• 申請號: 202011409412.2
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112615241B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 史偉;史朝督;田浩;盛泉;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/00;H01S3/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種基于三角形脈沖的高功率單頻窄線寬納秒短脈沖光纖激光器，包括：脈沖激光種子源輸出的光信號經第一隔離器注入到第一功率預放大級中，經第一功率預放大級放大的光信號隨后注入第二功率預放大級再次放大后注入到主放大級中；脈沖激光種子源采用連續激光強度調制的方式獲取或半導體蝶形激光器直接調制的方式獲得擁有快速上升沿的三角形激光脈沖；根據三角形脈沖本征線寬窄以及對自相位調制有抑制作用的特點，采用三角形脈沖的單頻脈沖激光作為種子源，通過主振蕩功率放大結構對其峰值功率進行放大。

技術領域

本發明涉及光纖激光器領域，尤其涉及一種基于三角形脈沖的高峰值功率單頻窄線寬納秒短脈沖光纖激光器。

背景技術

全光纖化的高功率窄線寬單頻納秒脈沖摻鐿光纖激光器因其所具有的較好的耐久性、緊湊的結構以及免維護等特點，在雷達、遙感等領域有著廣泛的應用。并且在這些領域中，窄線寬的激光光源能夠極大提高系統的整體性能，因此針對窄線寬的納秒量級脈沖光纖激光器進行研究具有非常重要的意義。限制納秒脈沖光纖激光器的其中一個重要原因是自相位調制效應，在脈沖放大的過程中，隨著峰值功率的提高，劇烈的自相位調制效應會對線寬造成嚴重展寬。

傳統的方法是通過相位預補償的方式來抵消自相位調制所產生的影響，但是受制于相位補償器件的性能，使得這種方法無法在高峰值功率的激光器中達到理想的效果。而脈沖波形編輯為抑制自相位調制效應獲取窄線寬的納秒脈沖激光提供了另一種新的有效方法。

發明內容

本發明提供了一種高峰值功率單頻窄線寬納秒三角形短脈沖光纖激光器，本發明根據三角形激光脈沖本征線寬窄以及對自相位調制有抑制作用的特點，采用三角形脈沖的單頻脈沖激光作為種子源，通過主振蕩功率放大結構對其峰值功率進行放大，詳見下文描述：

一種基于三角形脈沖的高功率單頻窄線寬納秒短脈沖光纖激光器，所述激光器包括：

脈沖激光種子源輸出的光信號經第一隔離器注入到第一功率預放大級中，經第一功率預放大級放大的光信號隨后注入第二功率預放大級再次放大后注入到主放大級中；

脈沖激光種子源采用連續激光強度調制的方式獲取或半導體蝶形激光器直接調制的方式獲得擁有快速上升沿的三角形激光脈沖；

根據三角形脈沖本征線寬窄以及對自相位調制有抑制作用的特點，采用三角形脈沖的單頻脈沖激光作為種子源，通過主振蕩功率放大結構對其峰值功率進行放大。

其中，所述第一功率預放大級包括：依次順序連接的第一泵浦源、第一合束器、第一雙包層有源光纖、第一包層光剝離器、第一帶通濾波器、第二隔離器。

進一步地，所述第二功率預放大級包括：依次順序連接的第二泵浦源、第二合束器、第二雙包層有源光纖、第二包層光隔離器、第二帶通濾波器、第三隔離器。

進一步地，所述主放大級包括：第三泵浦源、第三合束器、第三雙包層有源光纖、第三包層光剝離器、準直輸出器。

具體實現時，所述脈沖激光種子源采用連續激光強度調制的方式具體為：

單頻連續光纖激光器經第四隔離器直接注入電光強度調制器中，任意波形發生器產生射頻信號控制電光強度調制器和聲光強度調制器；

電光強度調制器用于將連續激光光源調制成預設頻率、上升沿、下降沿、激光脈沖半高寬的三角波脈沖序列；

三角波脈沖序列經第一纖芯預防大級后注入聲光強度調制器；第一纖芯預防大級用于提高脈沖序列的峰值功率，抵消電光強度調制器和聲光強度調制器引入的差損；

聲光強度調制器與電光強度調制器時域同步，用于進一步濾除掉脈沖序列中的連續光成分和帶內放大自發輻射以得到單頻脈沖種子源。

具體實現時，所述脈沖激光種子源采用半導體蝶形激光器直接調制的方式具體為：