脉冲分割放大结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种脉冲分割放大结构，脉冲分割放大结构包括用于产生具有第一偏振模式的脉冲串的脉冲串产生器件、放大器通道组、偏振旋转组件、偏振分束器和偏振旋转器件；放大器通道组包括第一放大器通道和第二放大器通道，所述第一放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第一放大脉冲串，所述第二放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的另一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第二放大脉冲串，所述第一放大器通道具有第一相位控制器件，所述第二放大器通道具有第二相位控制器件。本实用新型专利技术对延迟线的尺寸没有要求，而且可独立控制振幅和相位。

Pulse Segmentation Amplification Structure

The utility model discloses a pulse division amplification structure, which comprises a pulse train generator, an amplifier channel group, a polarization rotation component, a polarization beam splitter and a polarization rotation device for generating a pulse train with a first polarization mode; and an amplifier channel group includes a first amplifier channel and a second amplifier channel. An amplifier channel, the first amplifier channel, is used to amplify a pulse train output by a pulse train generator to form a first amplified pulse train with a first polarization mode. The second amplifier channel is used to amplify another pulse train output by a pulse train generator to form a first polarization mode. The first amplifier channel has a first phase control device, and the second amplifier channel has a second phase control device. The utility model has no requirement for the size of the delay line, and can independently control the amplitude and phase.

【技术实现步骤摘要】
脉冲分割放大结构
本技术涉及一种脉冲分割放大结构。
技术介绍
目前，高功率超短脉冲激光器在工业精密加工、生物医学、国防工业、科学研究等领域有着广泛的应用。超短脉冲激光器随着光强的不断增加，拓展了新的应用领域：粒子加速、高次谐波的产生。为抑制光纤中非线性效应，获得高峰值功率，超短脉冲激光输出，常用的解决方案是啁啾脉冲放大(CPA)技术。通常在振荡器和放大器之间引入色散型光学元器件将超短脉冲在时域上展宽，然后将展宽的长脉冲耦合到放大器中进行功率放大，最后再通过抗损伤阈值极高的光栅进行脉冲压缩。在光纤激光器中，大幅增加峰值功率的解决方案是将小芯径高数值孔径(NA)的光纤换成大模场面积低数值孔径的光纤。目前，脉冲空间和时间分割放大(DPA)技术，是实现高重复频率和高脉冲能量的有效途径，将该技术与啁啾脉冲放大(CPA)、相干光束合成(CBC)等技术结合，有可能得到高出CPA若干数量级的脉冲能量，同时保持高重复频率。传统的DPA技术，是将脉冲在时域上分割，经过时间延迟，然后重新合成。2013年德国耶拿大学的研究人员提出主动控制脉冲分割放大(ADPA)技术方案，该方案采用两套独立的器件，将脉冲分割和合成分开。在传统的DPA方法中，单个脉冲经过N个光延迟线后在时域上被分割成成2N个脉冲，获得较低的脉冲峰值强度。如图1所示，单脉冲经过两次时域分割，分解成4个子脉冲。图右侧的单脉冲以45°角线性偏振，即它包括相等量的p和s偏振。向左侧传播脉冲时，偏振分束器PBS2透射p偏振分量，而s偏振分量反射到延迟线DL2中。因此s偏振部分被延迟，并且由PBS2第二次反射，将其排列在先前透射的p偏振分量之后。由于两个脉冲是正交偏振的，因此用半波片(HWP)旋转45°可以通过PBS1再次分离它们的p偏振分量和s偏振分量，从而将s偏振的部分发送到DL1。DL1长度是DL2长度的一半，如此便产生了交替正交偏振和不同相位的四个脉冲。相反的方向(从图1左侧到右侧)，以上四个具有不同的偏振和相位模式的脉冲，经过对应的延迟路径，被合并成一个单个脉冲。在ADPA中，分割和合成级是分开的，需要两组延迟线。这种方式有如下缺点：1、光延迟线的尺寸和数量使得系统更加复杂。2、在放大过程中，有源光纤中的能量大部分会被提取，发生增益饱和会导致各个脉冲经历不同的放大，从而导致脉冲之间的振幅和非线性相位不匹配，影响后续的合成。3、振幅和非线性相位不能独立形成，振幅和/或相位失配不能100％得到补偿。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种脉冲分割放大结构，它对延迟线的尺寸没有要求，而且可独立控制振幅和相位。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种脉冲分割放大结构，它包括：用于产生具有第一偏振模式的脉冲串的脉冲串产生器件；放大器通道组，放大器通道组包括第一放大器通道和第二放大器通道，所述第一放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第一放大脉冲串，所述第二放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的另一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第二放大脉冲串，所述第一放大器通道具有第一相位控制器件，所述第二放大器通道具有第二相位控制器件，所述第一相位控制器件和所述第二相位控制器件使得经过第一放大器通道的脉冲串和经过第二放大器通道的脉冲串具有不同的相对相位分布；偏振旋转组件，所述偏振旋转组件用于接收所述第二放大脉冲串，并对第二放大脉冲串的偏振方向进行旋转，使第二放大脉冲串具有不同于第一偏振模式的第二偏振模式；偏振分束器，所述偏振分束器用于接收第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串，并将第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串干涉叠加，形成具有交替正交偏振模式的脉冲串；偏振旋转器件，所述偏振旋转器件用于接收所述交替正交偏振模式的脉冲串，并对其偏振方向进行旋转，最终形成需要的脉冲串组；其中，脉冲串组包括交替的第一偏振模式的脉冲串和第二偏振模式的脉冲串。进一步提供了一种脉冲串产生器件的具体结构，所述脉冲串产生器件包括用于发射光脉冲的振荡器和用于将振荡器发射的光脉冲进行调制的声光调制器。进一步为了合理驱动声光调制器，所述声光调制器连接有用于驱动声光调制器的任意波形发生器。进一步，所述第一相位控制器件为第一光纤耦合电光调制器，所述第二相位控制器件为第二光纤耦合电光调制器。进一步为了合理驱动第一光纤耦合电光调制器和第二光纤耦合电光调制器，脉冲分割放大结构还包括双通道任意波形发生器，所述双通道任意波形发生器分别与所述第一光纤耦合电光调制器和第二光纤耦合电光调制器相连，以便所述双通道任意波形发生器驱动所述第一光纤耦合电光调制器和第二光纤耦合电光调制器。进一步，所述第一放大器通道还具有位于第一相位控制器件的光路之后的第一光纤放大器，经过第一相位控制器件之后的脉冲串进入第一光纤放大器，形成第一放大脉冲串，所述第二放大器通道还具有位于第二相位控制器件的光路之后的第二光纤放大器，经过第二相位控制器件之后的脉冲串进入第二光纤放大器，形成第二放大脉冲串。进一步提供了一种偏振旋转组件的具体结构，所述偏振旋转组件包括反射镜、四分之一波片和0°反射镜，所述第二放大脉冲串经过反射镜的反射后，经偏振分束器，进入四分之一波片，经过四分之一波片将第二放大脉冲的第一偏振模式旋转至第二偏振模式，再经0°反射镜反射回偏振分束器。进一步，所述偏振旋转器件为半波片。进一步，所述第一偏振模式为p偏振，所述第二偏振模式为s偏振，所述偏振旋转器件将所述交替正交偏振模式的脉冲串的偏振方向旋转45°。本技术还提供了一种脉冲分割放大结构的使用方法，方法的步骤中含有：S1：通过脉冲串产生器件产生第一偏振模式的脉冲串；S2：第一偏振模式的脉冲串分别发送至第一放大器通道和第二放大器通道进行放大处理，并且通过第一相位控制器件和第二相位控制器件使得经过第一放大器通道的脉冲串和经过第二放大器通道的脉冲串具有不同的相对相位分布；S3：通过偏振旋转组件接收所述第二放大脉冲串，并对第二放大脉冲串的偏振方向进行旋转，使第二放大脉冲串具有不同于第一偏振模式的第二偏振模式；S4：通过偏振分束器接收第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串，并将第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串干涉叠加，形成具有交替正交偏振模式的脉冲串；S5：通过偏振旋转器件接收所述交替正交偏振模式的脉冲串，并对其偏振方向进行旋转，最终形成需要的脉冲串组；其中，脉冲串组包括交替的第一偏振模式的脉冲串和第二偏振模式的脉冲串。采用了上述技术方案后，振荡器发射持续时间为190ps的光脉冲，通过声光调制器后，输出特定偏振模式(p偏振)和特定数量的的脉冲串，其中声光调制器由任意波形发生器(AWG)驱动；然后发送到两个放大器通道，分别为第一放大器通道和第二放大器通道，第一放大器通道包含第一光纤耦合电光调制器，第二放大器通道包含第二光纤耦合电光调制器，由双通道任意波形发生器(AWG)驱动。第一光纤耦合电光调制器和第二光纤耦合电光调制器是将两路激光信号的相位模式分别设置为由0和π组成，然后分别进入相应的第一光纤放大器和第二光纤放大器，经过第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲分割放大结构，其特征在于，它包括：用于产生具有第一偏振模式的脉冲串的脉冲串产生器件；放大器通道组，放大器通道组包括第一放大器通道和第二放大器通道，所述第一放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第一放大脉冲串，所述第二放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的另一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第二放大脉冲串，所述第一放大器通道具有第一相位控制器件，所述第二放大器通道具有第二相位控制器件，所述第一相位控制器件和所述第二相位控制器件使得经过第一放大器通道的脉冲串和经过第二放大器通道的脉冲串具有不同的相对相位分布；偏振旋转组件，所述偏振旋转组件用于接收所述第二放大脉冲串，并对第二放大脉冲串的偏振方向进行旋转，使第二放大脉冲串具有不同于第一偏振模式的第二偏振模式；偏振分束器(8)，所述偏振分束器(8)用于接收第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串，并将第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串干涉叠加，形成具有交替正交偏振模式的脉冲串；偏振旋转器件，所述偏振旋转器件用于接收所述交替正交偏振模式的脉冲串，并对其偏振方向进行旋转，最终形成需要的脉冲串组；其中，脉冲串组包括交替的第一偏振模式的脉冲串和第二偏振模式的脉冲串。...

【技术特征摘要】
1.一种脉冲分割放大结构，其特征在于，它包括：用于产生具有第一偏振模式的脉冲串的脉冲串产生器件；放大器通道组，放大器通道组包括第一放大器通道和第二放大器通道，所述第一放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第一放大脉冲串，所述第二放大器通道用于对脉冲串产生器件输出的另一路脉冲串进行放大，形成具有第一偏振模式的第二放大脉冲串，所述第一放大器通道具有第一相位控制器件，所述第二放大器通道具有第二相位控制器件，所述第一相位控制器件和所述第二相位控制器件使得经过第一放大器通道的脉冲串和经过第二放大器通道的脉冲串具有不同的相对相位分布；偏振旋转组件，所述偏振旋转组件用于接收所述第二放大脉冲串，并对第二放大脉冲串的偏振方向进行旋转，使第二放大脉冲串具有不同于第一偏振模式的第二偏振模式；偏振分束器(8)，所述偏振分束器(8)用于接收第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串，并将第一偏振模式的第一放大脉冲串和第二偏振模式的第二放大脉冲串干涉叠加，形成具有交替正交偏振模式的脉冲串；偏振旋转器件，所述偏振旋转器件用于接收所述交替正交偏振模式的脉冲串，并对其偏振方向进行旋转，最终形成需要的脉冲串组；其中，脉冲串组包括交替的第一偏振模式的脉冲串和第二偏振模式的脉冲串。2.根据权利要求1所述的脉冲分割放大结构，其特征在于：所述脉冲串产生器件包括用于发射光脉冲的振荡器(1)和用于将振荡器(1)发射的光脉冲进行调制的声光调制器(2)。3.根据权利要求2所述的脉冲分割放大结构，其特征在于：所述声光调制器(2)连接有用于驱动声光调制器(2)的任意波形发生器(3)。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立梅，陈贻凡，黄伟，张巍巍，李丰，曹萌，
申请(专利权)人：芜湖安瑞激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34