[發明專利]一種1550nm高穩定度飛秒光纖激光器

在審

• 申請號: 202210086621.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114284847A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 黃丫;張聰;王秀艷;于蘭;盧虹;孟瑜;李勝男;王亞杰
• 申請（專利權）人: 長春工程學院
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/106;H01S3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

1.一種1550nm高穩定度飛秒光纖激光器，其結構有，單片機模塊(1)的RJ45網口輸出端與微波信號源模塊(2)的輸入端相連，微波信號源模塊(2)的輸出端與鈮酸鋰調制器驅動器(3)的輸入端相連，鈮酸鋰調制器驅動器(3)的輸出端與鈮酸鋰調制器(4)的調制輸入端相連，鈮酸鋰調制器(4)的光輸出端與色散補償光纖(5)的一端相連，色散補償光纖(5)的另一端與第二光隔離器(6)的輸入端相連，第二光隔離器(6)的輸出端與第二摻餌光纖(7)的一端相連，第二摻餌光纖(7)的另一端與第二波分復用器(8)的公共端相連，第二波分復用器(8)的980nm端與第二976nm泵浦源(9)的光輸出端相連，第二976nm泵浦源(9)的控制輸入端與單片機模塊(1)的UART串口輸出端相連；

其特征在于，結構還有，第二波分復用器(8)的1550nm端與第二可調光濾波器(10)的光輸入端相連，第二可調光濾波器(10)的控制輸入端與單片機模塊(1)的第二USB輸出端相連，第二可調光濾波器(10)的光輸出端與第一光隔離器(11)的輸入端相連，第一光隔離器(11)的輸出端與第一摻餌光纖(12)的一端相連，第一摻餌光纖(12)的另一端與第一波分復用器(13)的公共端相連，第一波分復用器(13)的980nm端與第一976nm泵浦源(14)的光輸出端相連，第一976nm泵浦源(14)的輸出光功率可預設為一固定值，因此其控制輸入端無需連接，第一波分復用器(13)的1550nm端與色散延遲線(15)的一端相連，色散延遲線(15)的另一端與光子晶體光纖(16)的一端相連，光子晶體光纖(16)的另一端與50:50光耦合器(17)的輸入端相連，50:50光耦合器(17)的一個50％輸出端與第一可調光濾波器(18)的光輸入端相連，第一可調光濾波器(18)的控制輸入端與單片機模塊(1)的第一USB輸出端相連，第一可調光濾波器(18)的光輸出端與鈮酸鋰調制器(4)的光輸入端相連，50:50光耦合器(17)的另一個50％輸出端第一10:90光耦合器(19)的輸入端相連，第一10:90光耦合器(19)的10％輸出端與高速光電轉換器(20)的光輸入端相連，高速光電轉換器(20)的SMA接口輸出端與幅度自適應調整電路(21)的SMA接口輸入端相連，幅度自適應調整電路(21)的Vadjgain-OUT輸出端與重復頻率檢測電路(22)的Vfdetect-IN輸入端相連，重復頻率檢測電路(22)與單片機模塊(1)間通過SPI總線相連，重復頻率檢測電路(22)的Vfdetect-OUT輸出端與重復頻率變化率檢測電路(23)的Vfvardetect-IN輸入端相連，重復頻率變化率檢測電路(23)的Vfvardetect-OUT輸出端與單片機模塊(1)的A/D輸入引腳相連，第一10:90光耦合器(19)的90％輸出端與第二10:90光耦合器(24)的輸入端相連，第二10:90光耦合器(24)的10％輸出端與激光能量計模塊(25)的光輸入端相連，激光能量計模塊(25)的輸出端與單片機模塊(1)的UART串口輸入端相連，第二10:90光耦合器(24)的90％輸出端為飛秒光纖激光器系統的光脈沖輸出端；

所述的幅度自適應調整電路(21)具有如下的電路結構，芯片U1的第2、5引腳COM1端和第10、11、12、14、17引腳COM2端接地，第8引腳IPBS端通過電容C11接地，第9引腳CPBS端通過電容C12接地，第1引腳VPS1端接+5V電源，并通過并聯電容C9、電容C10接地，第3引腳INHI端通過電容C1接SMA接口的正極，SMA接口的負極接地，第4引腳INLO端通過接電容C2接地，第15引腳CPLO端通過電感L2接+5V電源、通過電容C7接地，引腳13的VPS2端接+5V電源，并通過并聯電容C5、電容C6接地，第18～22引腳VPS2端和第23引腳ENBL端接芯片U2的第7引腳VPOS端、接+5V電源、并通過并聯電容C3、電容C4接地，第16引腳OPHI端通過電感L1接+5V電源、通過電容C8接芯片U3的第6引腳CP端；芯片U2的第1引腳INHI端通過電容C13接芯片U3的第6引腳CP端，第5引腳VOUT端芯片U1的第24引腳GAIN端，第6引腳TADJ端通過電阻R1接地，第8引腳INLO端通過電容C14接地，第4引腳VSET端通過電阻R2接地、并通過電位器W1接+3.3V電源，第3引腳CLPF端通過電容C15接地，第2引腳COMM端接地；芯片U3的第1、4、5、8、9、12、14引腳GND端、第2引腳RP端、第3引腳RN端、第7引腳CN端、第10引腳QN端接地，第13、16引腳VCC端接+3.3V電源、并通過并聯電容C17和C18接地，第15引腳VR端通過電容C16接+3.3V電源，第11引腳QP端作為幅度自適應調整電路(21)的Vadjgain-OUT輸出端；

所述的重復頻率檢測電路(22)具有如下的電路結構，芯片U4的第21、22引腳N/C端、第23引腳VTUNE端接運放U5B的第6引腳反相輸入端和第7引腳輸出端，第24、26引腳N/C端、第25引腳VCC2端、第27引腳VCC1端接+3.3V電源、并通過并聯電容C27和電容C28接地，第18～20引腳N/C端、第17引腳CEN端接+3.3V電源、通過并聯電容C19和電容C20接地、并通過電阻R3接第16引腳DVDD3V端，第15引腳XREEP端通過電容C33接重復頻率檢測電路(22)的Vfdetect-IN輸入端，第10引腳3VRVDD端接+3.3V電源、并通過電容C34接地，第7引腳VDDLS端通過電容C21接地、接第3引腳VPPCP端、通過并聯電容C35和電容C36接地、并通過串聯的電感L3和電容C37接地，第5、6引腳N/C端接地，第1引腳AVDD端接+3.3V電源、通過電容C22接第40引腳BIAS端、接第39引腳VCCPD端、接第36引腳VCCPS端、接第35引腳VCCHF端、并通過并聯電容C23～電容26接地，第30引腳SEN端、第31引腳SDI端、第32引腳SCK端和第33引腳SDO端接單片機模塊(1)的4個通用I/O引腳構成SPI總線用來傳輸控制數據，第4引腳CP端通過電阻R4接電阻R5和電容C30的一端，電容C30的另一端接運放U5A的第1引腳輸出端和第2引腳反相輸入端，電阻R5的另一端接運放U5A的第3引腳同相輸入端、并通過電容C29接地；運放U5A的第1引腳輸出端R6接電阻R7和電容C32的一端，電容C32的另一端接運放U5B的第7引腳輸出端和第6引腳反相輸入端，電阻R7的另一端接運放U5B的第5引腳同相輸入端、并通過電容C31接地；運放U5B的第7引腳輸出端作為重復頻率檢測電路(22)的Vfdetect-OUT輸出端；

所述的重復頻率變化率檢測電路(23)具有如下的電路結構，運放U6A的第3引腳同相輸入端通過電阻R9接地、通過電阻R8接+3.3V電源，第1引腳輸出端接第2引腳反相輸入端、并通過電阻R11接運放U6B的第5引腳同相輸入端；運放U6B的第6引腳反相輸入端經串聯的電阻R12和電容C38接重復頻率變化率檢測電路(23)的Vfvardetect-IN輸入端、經串聯的電位器W2和電阻R10接第1引腳輸出端、經電容C39接第1引腳輸出端、并接穩壓二極管D1的正極，穩壓二極管D1的負極接穩壓二極管D2的負極，穩壓二極管D2的正極接第1引腳輸出端，第1引腳輸出端作為重復頻率變化率檢測電路(23)的Vfvardetect-OUT輸出端。

2.根據權利要求1所述的一種1550nm高穩定度飛秒光纖激光器，其特征在于，所述的色散補償光纖(5)的長度要滿足下列條件：設飛秒光纖激光器中所有摻鉺光纖的長度之各為L^gain，其二階色散系數為色散補償光纖的長度為L^DCF，其二階色散系數為所有的普通單模光纖的長度之和為L^SMF，其二階色散系數為則諧振腔的平均二階色散系數為色散補償光纖(5)的長度要保證為正數。