一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器制造技术

一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器，包括：猝发脉冲激光信号源，输出猝发脉冲；放大系统，接收所述猝发脉冲并放大，输出高能猝发脉冲；隔离系统，设置于所述猝发脉冲激光信号源与所述放大系统之间，防止高能猝发脉冲返回至猝发脉冲激光信号源；控制系统，对猝发脉冲激光信号源进行调制并控制放大系统，使所述高能猝发脉冲的时域包络形貌可调。

A burst pulse laser regenerative amplifier with adjustable time domain envelope shape

A time-domain envelope shape tunable pulse burst laser regenerative amplifier, including: pulse burst laser source, the output pulse burst; amplification system receives the pulse burst and amplified output high-energy burst; isolation system is arranged on the pulse burst laser signal source and the amplifier among the system, to prevent high-energy burst to burst pulse signal source; control system of pulse burst laser signal modulation and control the amplifier system, the time-domain envelope morphology of high-energy pulse burst adjustable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器
，尤其涉及一种时域包络形貌可调的激光再生放大固体激光器。
技术介绍
猝发脉冲激光是指时域上具有一定脉冲包络形貌，包络内部脉冲数目可调的超快脉冲序列。猝发脉冲激光可以应用于控制薄膜的形态进行化学沉积，高能量的猝发脉冲应用于军事等领域的研究也在不断展开：比如汤姆逊散射实验、光声显微、核加速器、激光雷达等。因此，猝发脉冲技术一直是激光领域的研究热点。目前获得高能量的猝发脉冲激光的方法主要是多通固体放大技术或者是光纤放大技术实现的。这些方法并没有对猝发脉冲的时域形貌进行干预，因此获得的猝发脉冲形貌的单一的，不可调制的。这些形貌不可调制的猝发脉冲激光严重影响其应用领域和应用范围。另外，在目前报道的再生放大器中，进入再生放大腔的并非猝发脉冲，而是单一脉冲。主要通过脉冲选单技术，选出单一脉冲进入再生放大腔，通过再生放大技术获得高能量的单脉冲输出。这种高能量、高峰值功率激光，容易带来谐振腔内部的晶体、镜片等光学器件的损伤，因此，带来很大应用的局限性。因此，如果将单一脉冲能量变化为猝发脉冲串，将单一脉冲的能量分解为猝发脉冲包络内多个脉冲能量的叠加，增加脉冲能量并不会带来峰值功率的提升，有效避免器件损伤问题，大幅增加激光器的稳定性和使用寿命。在此基础上，根据不同的应用需求，对其时域包络形貌进行调整，这将大大拓宽这种特殊脉冲激光的应用范围。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器，包括：猝发脉冲激光信号源，输出猝发脉冲；放大系统，接收所述猝发脉冲并放大，输出高能猝发脉冲；隔离系统，设置于所述猝发脉冲激光信号源与所述放大系统之间，防止高能猝发脉冲返回至猝发脉冲激光信号源；控制系统，对猝发脉冲激光信号源进行调制并控制放大系统，使所述高能猝发脉冲的时域包络形貌可调。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：(1)一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器包括任意形貌脉冲包络发生系统、猝发脉冲信号源、隔离系统及放大系统，实现时域包络形貌可调的高能猝发脉冲激光的输出。(2)任意形貌脉冲包络发生系统包括两任意脉冲发生器分别调制猝发脉冲信号源和放大系统中泵浦源，调节猝发脉冲激光的包络形貌。(3)放大系统中设置普克尔盒用于控制激光在方法系统谐振腔中的锁存和输出。附图说明图1是本专利技术实施例中时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器的结构示意图；图2是图1中再生放大器输出为高能高斯形猝发脉冲时域形貌的波形图；图3是图1中再生放大器输出为高能方波形高斯形猝发脉冲时域形貌的波形图；图4是图1中再生放大器输出为高能上斜线形猝发脉冲时域形貌的波形图。图5是图1中再生放大器输出为高能下斜线形猝发脉冲时域形貌的波形图。具体实施方式本专利技术某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本专利技术的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本专利技术满足适用的法律要求。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器，包括控制系统、猝发脉冲激光信号源、信号隔离系统及放大系统。其中猝发脉冲激光信号源提供再生放大器所需的猝发脉冲信号，放大系统提供猝发脉冲信号往返振荡，获得高能量输出，信号隔离系统防止放大系统中的光返回到猝发脉冲激光信号源中，造成猝发脉冲激光信号源的损坏，控制系统，提供调制时域形貌的调制信号对猝发脉冲激光信号源进行调制并对放大系统中的泵浦源进行驱动。具体的，如图1所示，控制系统包括控制装置11、放大系统驱动电源111和任意脉冲发生器112，控制装置11用于控制放大系统驱动电源111和任意脉冲发生器112，优选采用可编程控制电路，任意脉冲发生器112可以产生不同形貌的电调制信号，这种电调制信号可以是高斯形、可以是方波形、还可以是上斜线形和下斜线形。猝发脉冲激光信号源114半导体超快激光器，由任意脉冲发生器112调制驱动，可以产生时域形貌可调的猝发脉冲。其猝发脉冲包络的宽度为μs～ms量级，包络的重复频率为1Hz～100kHz；包络内脉冲重复频率可以通过猝发脉冲激光信号源114自身的电源进行调节，从500MHz～100GHz，包络内脉冲个数可以调节，调节范围5～1000个，包络内脉冲的脉冲宽度可以是皮秒、飞秒和纳秒量级。猝发脉冲激光信号源114根据信号源增益介质的不同，其输出波长可以是1064nm、1050nm、1550nm还可以是2000nm。信号隔离系统包括顺序排布的平面反射镜133、第二偏振片172、法拉第旋转器18、半(λ2)波片162和第一偏振片171，其中：平面反射镜133镀有振荡光的高反膜；第一偏振片171和第二偏振片172为1064nm，1050nm，1550nm或者是2000nm波长偏振片，偏振比大于10000∶1；法拉第旋转器18为45度法拉第旋转器；半(λ2)波片162为1064nm，1050nm，1550nm或者是2000nm的半(λ/2)波片。放大系统包括泵浦源113、整形装置12、双色镜131和平面反射镜132、增益介质14、四分之一(λ/4)波片161和普克尔盒15，双色镜131和平面反射镜132构成激光谐振腔，其中：泵浦源113由放大系统驱动电源111驱动，可以产生泵浦光，输出波长为808nm、880nm、888nm，或者是940nm、980nm波长，还可以是793nm；泵浦源113，采用光纤耦合输出的半导体激光光源，耦合输出光纤参数为100～800μm；整形装置12为1∶1～8泵浦光整形装置，泵浦光经整形装置12到达增益介质14的光斑约为200～1500μm；双色镜131镀有泵浦光808、880nm或者888nm的增透膜和振荡光1064nm、1030nm或者1050nm高反的双色膜，平面反射镜132镀有1064nm、1030nm或者1050nm高反射膜；增益介质14优选为激光晶体，可以为掺Nd的Nd：YAG、Nd：YVO4、Nd：YLF激光晶体、掺Yb的Yb：YAG，Yb：KGW，Yb：KYW激光晶体或掺Er的Er：YAG激光晶体，掺Tm的Tm：YAG激光晶体。四分之一(λ/4)波片161为1064nm，1030nm，1050nm，1550nm或者是2000nm波长的四分之一(λ/4)波片；普克尔盒15为电光普克尔盒，通光孔径4～10mm，半波(λ/2)电压为5～10kV，四分之一波(λ/4)电压为2.5～5kV。时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器工作时，控制装置11首先驱动放大系统驱动电源111，输出电流驱动信号驱动放大系统的泵浦源113，泵浦源113作用于增益介质14，增益介质14开始储能。控制装置11控制放大系统驱动电源111与驱动任意脉冲发生器112之间的延时，经过200～300μs的时间后，增益介质14储能最高时，控制装置11驱动任意脉冲发生器112本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，包括：猝发脉冲激光信号源(114)，输出猝发脉冲；放大系统，接收所述猝发脉冲并放大，输出高能猝发脉冲；隔离系统，设置于所述猝发脉冲激光信号源(114)与所述放大系统之间，防止高能猝发脉冲返回至猝发脉冲激光信号源(114)；以及控制系统，对猝发脉冲激光信号源进行调制并控制放大系统，使所述高能猝发脉冲的时域包络形貌可调。

【技术特征摘要】
1.一种时域包络形貌可调的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，包括：猝发脉冲激光信号源(114)，输出猝发脉冲；放大系统，接收所述猝发脉冲并放大，输出高能猝发脉冲；隔离系统，设置于所述猝发脉冲激光信号源(114)与所述放大系统之间，防止高能猝发脉冲返回至猝发脉冲激光信号源(114)；以及控制系统，对猝发脉冲激光信号源进行调制并控制放大系统，使所述高能猝发脉冲的时域包络形貌可调。2.根据权利要求1所述的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，所述控制系统包括：任意脉冲发生器(112)，用于调制所述猝发脉冲激光信号源(114)，使所述猝发脉冲具有预定的时域包络形貌；放大系统驱动电源(111)，用于驱动放大系统工作；以及控制装置(11)，用于控制所述任意脉冲发生器(112)和所述放大系统驱动电源(111)。3.根据权利要求2所述的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，所述隔离系统包括顺序设置的第一平面反射镜(133)、第二偏振片(172)、法拉第旋转器(18)、半波片(162)及第一偏振片(171)，其中所述第一偏振片(171)与所述第二偏振片(172)的偏振方向相同。4.根据权利要求3所述的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，所述放大系统包括顺序设置的泵浦源(113)、整形装置(12)、双色镜(131)、增益介质(14)、四分之一波片(161)、普克尔盒(15)以及第二平面反射镜(132)，其中所述双色镜(131)和所述第二平面反射镜(132)构成激光谐振腔。5.根据权利要求4所述的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，所述增益介质(14)为Nd：YAG、Nd：YVO4、Nd：YLF、Yb：YAG、Yb：KGW、Yb：KYW、Er：YAG或Tm：YAG激光晶体。6.根据权利要求4所述的猝发脉冲激光再生放大器，其特征在于，所述控制装置(11)控制放大系统驱动电源(111)驱动所述放大系统，所述泵浦源(113)为增益介质(14)提供能量，当增益介质(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林学春，于海娟，邹淑珍，张玲，刘燕楠，何超建，齐瑶瑶，陈寒，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11