脈寬可調(diào)重頻可調(diào)的窄線寬全光纖超短脈沖放大系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種全光纖脈沖激光放大系統(tǒng)，尤其涉及一種脈寬可調(diào)重頻可調(diào)的窄線寬大能量的超短脈沖激光放大系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]在相干合束、非線性頻率轉(zhuǎn)換、雷達等方面，都需要高功率、高光束質(zhì)量、窄線寬的脈沖激光。而光纖激光器具有體積小、集成度高、穩(wěn)定性好、免調(diào)試等優(yōu)點，加之脈沖展寬技術(shù)和大模場的雙包層光纖拉制技術(shù)的成熟，使得高功率的超短脈沖激光可以在光纖中實現(xiàn)。
[0003]超短皮秒級激光器在激光微加工領(lǐng)域已越來越呈現(xiàn)出自己的優(yōu)勢，成功地應(yīng)用于太陽能電池的制造、硅電路板的刻畫和高精度微孔加工等領(lǐng)域。相對納秒激光脈沖，皮秒脈沖的激光具有更小的熱效應(yīng)區(qū)，納秒激光器最高重復(fù)頻率限制在幾十KHz，而皮秒激光器就具有更高的重復(fù)頻率，完全可以滿足高重頻的加工需要，以此滿足加工速度的要求。但對于不同材料的加工，其對于激光器輸出的參數(shù)也具有不同的要求，尤其對脈沖寬度，重復(fù)頻率的要求不同。如果不同材料選用不同的激光器，其加工成本必然極大的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實用新型所要解決的問題是提供一種脈沖寬度可調(diào)和重復(fù)頻率可調(diào)的窄線寬全光纖超短脈沖激光放大系統(tǒng)，這里所稱的超短脈沖指皮秒級脈沖。
[0005]解決上述問題的思路是:將種子源輸出的窄線寬皮秒鎖模激光經(jīng)過一級單模光纖放大之后，通過光開關(guān)配合不同色散量的啁啾光纖光柵，實現(xiàn)同一臺激光器的不同脈寬輸出的切換，然后采用一級雙包層光纖將輸出的脈沖功率進行提升，用聲光調(diào)制器對高重頻激光脈沖進行降頻，實現(xiàn)不同的重復(fù)頻率的激光脈沖輸出?？紤]到降頻之后的功率較低，可以再采用一級大模場的光纖對輸出的脈沖進行放大，最終輸出脈寬可調(diào)、重頻可調(diào)的高功率的窄線寬皮秒激光脈沖。
[0006]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:所提供的脈寬可調(diào)重頻可調(diào)的窄線寬全光纖超短脈沖放大系統(tǒng)包括依次連接的窄線寬皮秒鎖模激光振蕩器、單模光纖放大器、第一光纖隔離器、可進行多路切換的光開關(guān)、多個連接啁啾光纖光柵的光纖環(huán)形器、光纖耦合器、第一雙包層光纖放大器、第二光纖隔離器、可發(fā)射不同重復(fù)頻率射頻信號的聲光調(diào)制器，其中各個光纖環(huán)形器的輸入端分別與光開關(guān)的不同輸出端連接，每個光纖環(huán)形器連接一個啁啾光纖光柵，各個啁啾光纖光柵的色散系數(shù)不同。窄線寬皮秒鎖模激光振蕩器發(fā)出超短脈沖激光，經(jīng)單模光纖放大器放大，然后根據(jù)需要的脈沖寬度選擇對應(yīng)的啁啾光纖光柵，其連接是通過光開關(guān)切換來實現(xiàn)的；此時，由光纖環(huán)形器輸出的就是具有所需脈寬的激光，再經(jīng)第一雙包層光纖放大器放大后送至聲光調(diào)制器，對高重復(fù)頻率激光脈沖進行降頻，實現(xiàn)所需的重復(fù)頻率的激光脈沖輸出。
[0007]為了進一步提高降頻之后的功率，可以再采用一級放大，即:在上述聲光調(diào)制器的輸出端連接第二雙包層光纖放大器，對輸出的脈沖進行放大，最終輸出脈寬可調(diào)，重頻可調(diào)的高功率的窄線寬皮秒激光脈沖。
[0008]上述單模光纖放大器由單模抽運半導(dǎo)體激光器、光纖波分復(fù)用器和摻鐿單模光纖組成，其中，光纖波分復(fù)用器的信號輸入端與窄線寬皮秒鎖模激光振蕩器的輸出端連接，光纖波分復(fù)用器的輸出端通過摻鐿單模光纖與第一光纖隔離器連接，單模抽運半導(dǎo)體激光器與光纖波分復(fù)用器的泵浦輸入端連接。
[0009]上述第一雙包層光纖放大器由第一多模抽運半導(dǎo)體激光器、光纖合束器和第一雙包層摻鐿增益光纖組成，其中第一多模抽運半導(dǎo)體激光器與光纖合束器的泵浦輸入端連接，光纖合束器的信號輸入端與光纖耦合器的輸出端連接，光纖合束器的輸出端通過第一雙包層摻鐿增益光纖與第二光纖隔離器連接。
[0010]上述第二雙包層光纖放大器由第二多模抽運半導(dǎo)體激光器、泵浦合束器和第二雙包層摻鐿增益光纖組成，其中第二多模抽運半導(dǎo)體激光器與泵浦合束器的泵浦端連接，光纖合束器的輸出端連接第二雙包層摻鐿增益光纖。
[0011]本實用新型采用同一臺激光器通過具有多路輸出的光開關(guān)，配合不同色散量的啁啾光纖光柵，實現(xiàn)了不同脈寬輸出的需求，采用聲光調(diào)制器實現(xiàn)不同重頻的脈沖輸出，采用兩級的雙包層光纖放大器保證了最終的高能量輸出要求，滿足了對不同材料的激光加工需要，且可大大降低成本；另外，整個系統(tǒng)采用全光纖結(jié)構(gòu)，其集成度高，穩(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型所提供的超短脈沖激光放大系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中編號:1_窄線寬鎖模光纖激光振蕩器；2-單模抽運半導(dǎo)體激光器；3-光纖波分復(fù)用器；4_摻鐿單模增益光纖；5_第一光纖隔離器；6_多路切換光開關(guān)；7a、7b、7c、7d-第一、第二、第三、第四光纖環(huán)形器；8a、8b、8c、8d-第一、第二、第三、第四啁啾光纖光柵；9_光纖親合器；10_第一多模抽運半導(dǎo)體激光器；11_光纖合束器1，12-第一摻鐿雙包層增益光纖；13_第二光纖隔離器；14_聲光調(diào)制器；15_第二多模抽運半導(dǎo)體激光器；16-泵浦合束器；17-第二摻鐿雙包層增益光纖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對本實用新型的內(nèi)容加以詳細說明。
[0015]圖1給出了本實用新型的一個實例。窄線寬鎖模光纖激光振蕩器I輸出的激光重復(fù)頻率為30MHz，譜線寬度小于0.1nm,脈寬25ps，功率20mW ;單模光纖放大器放大由單模抽運半導(dǎo)體激光器2、光纖波分復(fù)用器3和摻鐿單模光纖4 (纖芯直徑6 μ m，包層直徑125 μ m)組成，經(jīng)單模光纖放大器放大，放大之后由于光纖的非線性光譜展寬，單模放大后信號光譜寬度變?yōu)?.3nm，其輸出端通過第一光纖隔離器5與多路切換光開關(guān)6連接。多路切換光開關(guān)