用于光纤激光器的啁啾脉冲放大系统技术方案

本发明专利技术公开了一种啁啾脉冲放大系统。啁啾脉冲放大系统包括脉冲种子源、脉冲压缩器、脉冲放大器及脉冲展宽器。其中，脉冲种子源用于产生飞秒激光脉冲，脉冲展宽器用于展宽所述飞秒激光脉冲为展宽脉冲，脉冲放大器用于放大所述展宽脉冲的功率以产生展宽放大脉冲，脉冲压缩器用于压缩所述展宽放大脉冲为放大飞秒脉冲。本发明专利技术具有结构简单、平均功率高、稳定性好等应用上的优点，尤其与产生高能量的飞秒固体激光器相比，它具有泵浦效率高、调节方便、易于光纤耦合等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤激光器，特别涉及一种用于光纤激光器的啁啾脉冲放大系统。
技术介绍
高功率光纤激光器在光束质量、体积、重量、效率、散热等方面均具有明显优势，现已广泛应用于光纤通讯、激光空间远距离通讯、工业造船、汽车制造、激光切割、金属焊接、军事国防安全、生物医疗、大型基础建设等民用工业和军事领域，被称之为“第三代激光器”。其中，高功率超短脉冲激光器集成了大能量脉冲激光器和高功率连续激光器的优点，在高精度激光切割、高精度激光深层焊接、材料表面特殊处理、特种合金加工、激光喷涂等方面具有无可替代的优势。近年来，得益于低损耗高掺杂稀土离子光纤、高功率多模激光二极管(Laserdiode,LD)、双包层光纤及包层泵浦技术的发展，掺镱光纤激光器输出功率获得极大提升，大模场双包层增益光纤的出现更是使得高平均功率、高脉冲能量、飞秒级脉冲宽度的光纤激光器成为现实。然而，除高平均功率之外，光纤激光器还不能满足某些对激光的偏振特性要求较高的应用场合，例如相干合成或高次谐波产生等。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于光纤激光器的啁啾脉冲放大系统。一种用于光纤激光器的额啁啾脉冲放大系统包括脉冲种子源、脉冲展宽器、脉冲放大器及脉冲压缩器。所述脉冲种子源用于提供飞秒激光脉冲。所述脉冲展宽器用于展宽所述飞秒激光脉冲为展宽脉冲。所述脉冲放大器用于放大所述展宽脉冲的功率以产生展宽放大脉冲。所述脉冲压缩器用于压缩所述展宽放大脉冲为放大飞秒脉冲。在某些实施方式中，所述脉冲种子源包括半导体激光器。在某些实施方式中，所述半导体激光器包括脉冲驱动或直流驱动两种工作模式。在某些实施方式中，所述半导体激光器包括激光二极管。在某些实施方式中，所述激光二极管的波长范围为1030-1080纳米。在某些实施方式中，所述半导体激光器还包括热敏电阻及半导体制冷器。所述热敏电阻用于检测所述半导体激光器的温度。所述半导体制冷器用于根据所述温度制冷或制热以使所述半导体激光器的工作温度维持在预定温度范围内。在某些实施方式中，所述热敏电阻的阻值为10-50千欧姆。在某些实施方式中，所述脉冲种子源包括全光纤的锁模脉冲光纤激光器。在某些实施方式中，所述脉冲展宽器包括环形器和啁啾布拉格光栅。所述环形器用于改变所述飞秒激光脉冲的传播方向。所述啁啾布拉格光栅用于展宽经由所述环形器输出的所述飞秒激光脉冲。在某些实施方式中，所述环形器包括第一端、第二端和第三端。所述第一端用于接收由所述保偏隔离器输出的所述飞秒激光脉冲。所述第二端用于输出所述飞秒激光脉冲至所述啁啾布拉格光栅并接收由所述啁啾布拉格光栅展宽的所述展宽脉冲。所述第三端用于将所述展宽脉冲输出至所述脉冲放大器。在某些实施方式中，所述脉冲放大器包括三级预放大级和一级主放大级。在某些实施方式中，所述三级预放大级包括泵浦LD、增益光纤、反向合束器、剥离器及带通滤波器。所述泵浦光源LD用于提供泵浦光。所述增益光纤用于提供增益介质。所述反向合束器用于将所述泵浦信号光和所述展宽激光脉冲合束进所述增益光纤中。所述剥离器用于去除包层剩余的泵浦光和包层传输信号光。所述带通滤波器用于滤除放大自发辐射。在某些实施方式中，所述啁啾脉冲放大系统包括高功率隔离器和Tap耦合器。在某些实施方式中，所述一级主放大级包括泵浦LD阵列、增益光纤、反向合束器、光剥离器及准直镜。所述泵浦LD阵列用于提供泵浦光。所述增益光纤用于提供增益介质。所述剥离器用于去除包层剩余的泵浦光和包层传输信号光。所述准直镜用于将所述展宽放大脉冲变为平行光束输出。在某些实施方式中，所述三级预放大级和一级主放大级均采用后向泵浦的方式。在某些实施方式中，所述脉冲压缩器包括高色散高密度的透射光栅。在某些实施方式中，所述脉冲压缩器包括反射型闪耀衍射光栅对。在某些实施方式中，所述脉冲压缩器包括多层介质膜光栅。在某些实施方式中，所述脉冲压缩器包括棱镜对。本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统，将半导体激光器作为脉冲种子源提供飞秒激光脉冲信号，由于可以通过改变半导体激光器的驱动电流改变半导体激光器的输出功率，因而可以得到平均功率从一百到千瓦可调的线偏振啁啾脉冲放大系统。采用三级后向泵浦预放大级结构和一级后向泵浦主放大级结构，不仅可以实现激光脉冲能量的放大，还可以抑制非线性效应。此外，本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统为全光纤结构，结构简单、平均功率高、稳定好、泵浦效率高、调节方便且易于光纤耦合。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的功能模块示意图。图2是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的脉冲展宽器的光路示意图。图3是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的三级预放大级的功能模块示意图。图4是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的第一级预放大级的结构示意图。图5是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的第二级预放大级的结构示意图。图6是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的第三级预放大级的结构示意图。图7是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的一级主放大级的结构示意图。图8是根据本专利技术实施方式的啁啾脉冲放大系统的脉冲压缩器的光路示意图。主要原件及符号说明：啁啾脉冲放大系统100、脉冲种子源11、保偏隔离器12、脉冲展宽器13、环形器131、啁啾布拉格光栅132、脉冲放大器14、三级预放大级141、第一级预放大级1411、单模泵浦LD14111、单包层增益光纤14112、波分复用器(WDM)14113、剥离器14114、带通滤波器14115、隔离器14116、第二级预放大级1413、多模泵浦LD14131、大模场双包层增益光纤14132、(1+1)*1合束器14133、剥离器14134、带通滤波器14135、隔离器14136、第三级预放大级1415、多模泵浦LD14151、大模场双包层增益光纤14152、(2+1)*1合束器14153、剥离器14154、带通滤波器14155、隔离器14156、高功率隔离器15、Tap耦合器16、脉冲监控器17、一级主放大级143、大功率泵浦LD阵列1431、大模场双包层增益光纤1432、(6+1)*1合束器1433、剥离器1434、准直镜1435、脉冲压缩器18、二分之一玻片181、第一高反镜182、第一透射光栅183、第二透射光栅184、第二高反镜185。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种啁啾脉冲放大系统，用于光纤激光器，其特征在于，所述啁啾脉冲放大系统包括：脉冲种子源，所述脉冲种子源用于产生飞秒激光脉冲；脉冲展宽器，所述脉冲展宽器用于展宽所述飞秒激光脉冲为展宽脉冲；脉冲放大器，所述脉冲放大器用于放大所述展宽脉冲的功率以产生展宽放大脉冲；及脉冲压缩器，所述脉冲压缩器用于压缩所述展宽放大脉冲为放大飞秒脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种啁啾脉冲放大系统，用于光纤激光器，其特征在于，所述啁啾脉冲放大系统包括：脉冲种子源，所述脉冲种子源用于产生飞秒激光脉冲；脉冲展宽器，所述脉冲展宽器用于展宽所述飞秒激光脉冲为展宽脉冲；脉冲放大器，所述脉冲放大器用于放大所述展宽脉冲的功率以产生展宽放大脉冲；及脉冲压缩器，所述脉冲压缩器用于压缩所述展宽放大脉冲为放大飞秒脉冲。2.如权利要求1所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述脉冲种子源包括半导体激光器。3.如权利要求2所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述半导体激光器包括脉冲驱动或直流驱动两种工作模式。4.如权利要求2所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述半导体激光器包括激光二极管。5.如权利要求4所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述激光二极管的波长为1030-1080纳米。6.如权利要求4所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述半导体激光器还包括：热敏电阻，所述热敏电阻用于检测所述半导体激光器的温度；及半导体制冷器，所述半导体制冷器用于根据所述温度制冷或制热以使所述半导体激光器的工作温度维持在预定温度范围内。7.如权利要求6所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述热敏电阻的阻值为10-50千欧姆。8.如权利要求1所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述脉冲种子源包括全光纤的锁模脉冲光纤激光器。9.如权利要求1所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述啁啾脉冲放大系统包括：保偏隔离器，所述保偏隔离器用于接收由所述脉冲种子源输出的所述飞秒激光脉冲。10.如权利要求1所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述脉冲展宽器包括：环形器，所述环形器用于改变所述飞秒激光脉冲的传播方向；及啁啾布拉格光栅，所述啁啾布拉格光栅用于展宽经由所述环形器输出的所述飞秒激光脉冲。11.如权利要求10所述的啁啾脉冲放大系统，其特征在于，所述环形器包括：第一端，所述第一端用于接收由所述保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新海，张帆，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44