一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器制造技术

本发明专利技术提供一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，利用高速脉冲调制电路板对窄线宽半导体激光器种子源进行调制，产生200ps～1ns窄脉冲信号，通过两级保偏光纤预放大级和两次窄带滤波进行窄线宽脉冲的小信号放大,功放级采用反向泵浦加高掺杂光纤实现功率放大获得高功率的1um基频信号光。因基频光光谱边模抑制比高、线宽窄、峰值功率高，本发明专利技术的激光器有着较高的倍频转换效率，并且脉宽和冲频在较大范围内任意可调，同时具备低成本的优势，在工业微加工领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器
本专利技术涉及光纤
与激光
，特别涉及到全光纤窄脉冲，短波长的光纤激光器和放大器领域。
技术介绍
短波长(绿光和紫外)的窄脉冲(皮秒和纳秒)的脉冲激光器已经被广泛应用于各种精密精细加工的细分领域和行业，比如1ns左右的绿光激光器可以用于塑料打标，精密清洗，镀金和镀镍上打标，涂层刻蚀(汽车和太阳能)，高强度碳和玻璃纤维钻孔，太阳能硅片、电池极片、IC芯片和3C行业的PCB等精密切割；而1ns左右的紫外光脉冲激光器可以用于塑料和金属打标，玻璃/液晶打标和医疗器械EFTE涂层去除。皮秒的紫外脉冲激光器可用于精密雕刻、精细清洗，切割高亮度LED，PFC切割(3C行业)，薄膜划线与刻涂(太阳能行业)，铝和不锈钢的黑色打标，玻璃与蓝宝石的打标与刻蚀，塑料制品中的可控烧蚀和医用管上的标记和切割多个应用领域，前景十分可观。目前市场上主要是以皮秒和纳秒短波长固体激光器为主，但固体激光器由于结构的限制使得它的价格和维护运行成本都比较昂贵，光电转换效率低，此外固体激光器空间光学设计复杂，对环境敏感度太高所导致的可靠性差使得加工效率比较低，而且无法实现智能高集成度化集成系统。高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器可以解决绝大多数传统窄脉冲(皮秒和亚纳秒)固体激光器所存在的问题，不仅可以实现比较紧凑的全光纤结构设计，而且脉宽和重频灵活可调，不受外部环境(温湿度，振动等)的干扰，加工效率高，而且价格上也可以做到更低廉，是新一代的微纳级加工利器。本专利技术首次提出利用两级的环形窄带高反光纤光栅进行窄带滤波的全光纤结构来实现高峰值功率的基频光输出，通过有效降低基频光的线宽，大大提高了基频光向短波长转化效率(大于65％)，实现高效的短波长，皮秒到纳秒的光纤激光输出。截止目前，尚未检索到有关于利用窄带高反光纤光栅来进行窄带滤波，实现高峰值功率短波长脉冲输出的光纤激光器的专利和报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，组成包括任意波发生器(1)、高速脉冲调制板(2)、通信驱动板(3)、种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、高反光栅(6)、单模泵浦源(7)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、多模锁波长泵浦源(13)、隔离器(14)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)构成。任意波发生器(1)、通信驱动板(3)连接高速脉冲调制板(2)，高速脉冲调制板(2)依次连接种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、保偏环形器(5)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、隔离器(14)、模场匹配器(10)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)；其中，第一个保偏环形器(5)的第一端口连接种子源激光器(4)、第二端口连接高反光栅(6)、第三端口连接波分复用器(8)；第二个保偏环形器(5)的第一端口连接单模掺镱光纤(9)、第二端口连接高反光栅(6)、第三端口模场匹配器(10)；单模泵浦源(7)连接波分复用器(8)，多模锁波长泵浦源(13)连接(1+1)×1反向合束器(12)，大功率锁波长多模泵浦源组(17)连接(2+1)×1反向合束器(16)。用于滤波的高反光栅(6)反射率不低于98％，反射带宽不大于0.5nm。被调制的种子源激光器选自分布式布拉格反射(DBR)激光器、分布式反馈激光器(DFB)、法布里-珀罗(FP-LD)半导体激光器，种子源激光器的线宽范围为10kHz～10GHz。所使用的高速脉冲调制板(2)调谐范围为10ps～1000ns，任意波发生器(1)产生的信号为200ps～1ns。所使用的保偏30/250掺镱光纤(15)具有较强的非线性，泵浦光的吸收效率是普通增益光纤的3-5倍，选自掺镱离子光纤、铒-镱共掺光纤、是钕-镱共掺光纤。倍频组件(19)中所使用的倍频晶体选自LBO、BBO、CLBO、KTP、PPLN，倍频所采用的满足条件为相位匹配与角度匹配。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:1.首次提出利用双环形窄带高反光纤光栅进行窄带滤波，降低基频光的线宽，大大提高转化效率；2.可以实现从纳秒到百皮秒量级的窄脉冲的调谐，重频的调谐范围也可以从1kHz到几百MHz。附图说明图1窄线宽，线偏振皮秒和纳秒脉冲全光纤激光器方案图图2基频光脉冲倍频实验示意图图中各个标号代表含义如下：1.任意波形发生器2.高速脉冲调制板3.通信驱动板4.种子源激光器5.保偏环形器6.高反光栅7.单模泵浦源8.波分复用器9.单模掺镱光纤10.模场匹配器11.保偏10/125掺镱光纤12.(1+1)×1反向合束器13.多模泵浦源14.隔离器15.保偏30/250掺镱光纤16.(2+1)×1反向合束器17.大功率多模泵浦源组18.准直器19.倍频组件20.基频光纤激光器21.二分之一波片22.准直透镜23.聚焦透镜24.晶体温控炉25.倍频晶体26.45度双色镜27.残余基频光28.输出倍频光具体实施方式为了使本专利技术的目的、方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，组成包括任意波发生器1、高速脉冲调制板2、通信驱动板3、种子源激光器4、保偏环形器5、高反光栅6、单模泵浦源7、波分复用器8、单模掺镱光纤9、模场匹配器10、保偏10/125掺镱光纤11、(1+1)×1反向合束器12、多模锁波长泵浦源13、隔离器14、保偏30/250掺镱光纤15、(2+1)×1反向合束器16、大功率锁波长多模泵浦源组17、准直器18、倍频组件19。任意波发生器1、通信驱动板3连接高速脉冲调制板2，高速脉冲调制板2依次连接种子源激光器4、保偏环形器5、波分复用器8、单模掺镱光纤9、保偏环形器5、模场匹配器10、保偏10/125掺镱光纤11、(1+1)×1反向合束器12、隔离器14、模场匹配器10、保偏30/250掺镱光纤15、(2+1)×1反向合束器16、大功率锁波长多模泵浦源组17、准直器18、倍频组件19；其中，第一个保偏环形器5的第一端口连接种子源激光器4、第二端口连接高反光栅6、第三端口连接波分复用器8；第二个保偏环形器5的第一端口连接单模掺镱光纤9、第二端口连接高反光栅6、第三端口模场匹配器10；单模泵浦源7连接波分复用器8，多模锁波长泵浦源13连接(1+1)×1反向合束器12，大功率锁波长多模泵浦源组17连接(2+1)×1反向合束器16。高速脉冲调制板型号选择为HIGHLANDT165，通过一个任意波发生器对一台线宽窄至3MHz的分布式布拉格反射(DBR)激光器进行高频调制，获取最短200ps，调谐范围200ps～1ns的脉冲信号种子光。为抑制调制后产生的频谱边模，前两级的预放级分别采用了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，组成包括任意波发生器(1)、高速脉冲调制板(2)、通信驱动板(3)、种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、高反光栅(6)、单模泵浦源(7)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、多模锁波长泵浦源(13)、隔离器(14)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)构成。

【技术特征摘要】
1.一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，组成包括任意波发生器(1)、高速脉冲调制板(2)、通信驱动板(3)、种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、高反光栅(6)、单模泵浦源(7)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、多模锁波长泵浦源(13)、隔离器(14)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)构成。2.如权利要求1所述的一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，其特征在于：任意波发生器(1)、通信驱动板(3)连接高速脉冲调制板(2)，高速脉冲调制板(2)依次连接种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、保偏环形器(5)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、隔离器(14)、模场匹配器(10)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)；其中，第一个保偏环形器(5)的第一端口连接种子源激光器(4)、第二端口连接高反光栅(6)、第三端口连接波分复用器(8)；第二个保偏环形器(5)的第一端口连接单模掺镱光纤(9)、第二端口连接高反光栅(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文俊，方宏，秦曦，
申请(专利权)人：深圳番越光电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44