[發明專利]一種單頻鎖相激光放大器

在審

• 申請號: 202110525581.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113178770A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 黃志華;李超;朱星
• 申請（專利權）人: 武漢光至科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/13;H01S3/137;H01S3/067
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李迎春

1.一種單頻鎖相激光放大器，其特征在于：它包括光纖分束器（102）、光纖幅度調制器（103）、一級功率放大器（104）、相位調制器（105）、二級功率放大器（106）、三級功率放大器（107）、脈沖串輸出開關模塊（108）和閉環控制模塊（109）；所述的光纖分束器（102）、光纖幅度調制器（103）、一級功率放大器（104）、相位調制器（105）、二級功率放大器（106）、三級功率放大器（107）和脈沖串輸出開關模塊（108）依次相連；所述的閉環控制模塊（109）則分別與光纖幅度調制器（103）、一級功率放大器（104）、相位調制器（105）、二級功率放大器（106）、三級功率放大器（107）和脈沖串輸出開關模塊（108）之間信號連接；所述的光纖分束器（102）用于將輸入的種子源激光分成兩部分，一部分注入后級光路用于激光放大，另一部分作為參考光在末端的脈沖串輸出開關模塊（108）中與放大后的主激光干涉，使得主激光的相位鎖定在參考光上；所述的光纖幅度調制器（103）用于將連續單頻種子激光斬波為特定重復頻率和脈寬的脈沖激光；所述的相位調制器（105）用于調制主激光光路的相位，控制電路通過提取末級脈沖串輸出模塊中的干涉測量信號來控制相位調制器的信號，實現鎖相的目的；所述的脈沖串輸出開關模塊（108）用于使主激光實現脈沖串輸出的同時生成功率控制信號和相位控制信號；所述的閉環控制模塊（109）用于產生閉環控制信號來控制光纖相位調制器（105）以實現相位閉環。

2.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的光纖幅度調制器（103）的斬波脈沖寬度在3ns以內。

3.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的一級功率放大器（104）采用單模光纖放大器，用于將脈沖激光的平均功率提升到100mW級別。

4.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的二級功率放大器（106）采用大模場光纖放大器，將脈沖激光的平均功率提升到數瓦量級。

5.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的三級功率放大器（107）采用超大模場光纖放大器，將脈沖激光的平均功率進一步提升到百瓦量級，同時峰值功率達到數十千瓦量級。

6.根據權利要求5所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的三級功率放大器（107）內的泵浦源包括有高功率多模二極管激光器和多只蝶形二極管激光器。

7.根據權利要求7所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的脈沖串輸出開關模塊（108）包括有主激光輸出準直頭（201）、參考光輸出準直頭（210）、第一偏振分束器（202）、第二偏振分束器（204）、第三偏振分束器（207）、第四偏振分束器（211）、電光開關（203）、廢光桶（205）、第一半玻片（206）、第二半玻片（209）、第一光電探測器（208）和第二光電探測器（212）；主激光輸出準直頭（201）通過第一偏振分束器（202）依次與電光開關（203）、第二偏振分束器（204）和廢光桶（205）相連；第一偏振分束器（202）同時還依次與第一半玻片（206）、第三偏振分束器（207）、第二半玻片（209）和第四偏振分束器（211）相連；第一光電探測器（208）與第三偏振分束器（207）相連；參考光輸出準直頭（210）和第二光電探測器（212）均與第四偏振分束器（211）相連。

8.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：它采用強制水冷冷卻方式進行散熱，水冷溫控精度優于0.1攝氏度。

9.根據權利要求1所述的單頻鎖相激光放大器，其特征在于：所述的光纖分束器（102）的分束比例為90:10。