一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，包括依次连接的种子源(1)、脉冲展宽器(2)、脉冲放大器(3)、空芯光子晶体光纤(5)和空间光耦合器(4)，所述空间光耦合器设于所述脉冲放大器(3)的输出端和所述空芯光子晶体光纤(5)之间，所述空芯光子晶体光纤(5)用于脉冲压缩和传导，其尾部设有可随意移动的传导尾纤，所述空芯光子晶体光纤(5)的内部设有若干用于脉冲压缩的光子晶体结构，用于将放大后的脉冲压缩回飞秒脉冲。本发明专利技术的以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，其中的空芯光子晶体光纤可以同时实现压缩和传导，解决传统空间压缩器存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器
本专利技术属于飞秒放大激光器
，更具体地，涉及一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器。
技术介绍
高功率飞秒光脉冲一般通过振荡器加放大器(MOPA)的结构来实现。啁啾放大是实现高功率，高能量飞秒脉冲的一种常用放大方式，尤其适用于光纤放大器。啁啾脉冲放大技术是目前获取超短强激光脉冲的经典技术，啁啾放大器由种子源，展宽器，放大器和压缩器组成。啁啾放大器首先利用脉冲展宽器对飞秒种子脉冲引入一定的啁啾量，使脉冲展宽，再通过放大后，利用压缩器引入与展宽器相反的啁啾量，使脉冲宽度复原。经过展宽后，脉冲的峰值功率被大大降低。相对于未经过展宽的短脉冲，啁啾激光脉冲在放大过程中由于非线性效应引起脉冲畸变的阈值可以增加1-2个量级，从而能够取得更高的能量与功率。啁啾脉冲放大的关键器件之一是压缩器，压缩器的激光诱导损伤阈值直接决定了系统的输出功率密度，压缩器的均匀性与输出激光波前畸变息息相关。常用的压缩器包括棱镜对、啁啾镜以及衍射光栅对，棱镜对结构简单但是带宽小，存在较大的高阶色散；啁啾镜色散量小，衍射光栅对主要通过增大光栅间距获得大色散量，需要的空间体积大。棱镜对、啁啾镜以及衍射光栅对均为空间压缩器，高功率飞秒啁啾放大激光器通常使用空间光压缩器来进行脉冲压缩，输出光形式为空间光输出，为保证输出光的质量，激光器主体部分以及空间光路都需要工作在稳定的环境中，因此不能移动；另外，空间压缩器主要缺点是体积大，且至应用端的输出光路需要调节和维护。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种包括种子源、脉冲展宽器、脉冲放大器、空间光耦合器和空芯光子晶体光纤，其中空芯光子晶体光纤既作为传导，又作为压缩器，其尾部为传导尾纤，相比较于传统的空间光输出稳定性限制激光器移动，其提供的光纤传导输出可以将激光器主体部分与输出段都的工作环境的相对位置分离，使激光器主体部分可以工作在相对稳定的环境中；作为压缩器的空芯光子晶体光纤内部设有空芯结构，实现脉冲压缩，且空芯传输一方面具有针对高能量激光传输的高损伤阈值，另一方面通过空芯附近的光子晶体结构提供了传导带宽内独特的色散特性，这对光脉冲的压缩将起到关键作用。使得空芯光子晶体光纤具有很大的色散值，实现脉冲压缩。为了实现上述目的，本专利技术提供一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，包括依次连接的种子源、脉冲展宽器和脉冲放大器，还包括空芯光子晶体光纤和空间光耦合器，所述空间光耦合器设于所述脉冲放大器的输出端和所述空芯光子晶体光纤之间，用于将经过展宽和放大之后的脉冲耦合进入所述空芯光子晶体光纤中；所述空芯光子晶体光纤的一部分所述种子源、脉冲展宽器和脉冲放大器共同形成放大激光器的主体部分，其尾部设有可随意移动的传导尾纤，且所述传导尾纤移动对所述主体部分不会产生影响，所述空芯光子晶体光纤的内部设有若干用于脉冲压缩的光子晶体结构，用于将放大后的脉冲压缩回飞秒脉冲。进一步地，所述脉冲放大器为组合脉冲放大器，包括多级放大结构。进一步地，所述多级放大结构中设有脉冲展宽器，且所述脉冲展宽器设于两个所述脉冲放大器之间。进一步地，所述脉冲放大器包括前向、后向和双向泵浦。进一步地，所述种子源、脉冲展宽器、脉冲放大器和空芯光子晶体光纤之间均采用相互熔接的方式连接。进一步地，所述传导尾纤以光纤为媒介与应用端自由匹配。进一步地，所述空间光耦合器由一个或者多个透镜组成。进一步地，所述种子源为光纤锁模激光器或者固体锁模激光器。进一步地，所述放大器为光纤放大器或固体放大器，所述展宽器为光纤展宽器或固体展宽器。进一步地，所述脉冲放大器由不同芯径的掺稀土光纤混合而成。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术的以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，包括种子源、脉冲展宽器、脉冲放大器、空间光耦合器和空芯光子晶体光纤，其中空芯光子晶体光纤既作为传导，又作为压缩器，其尾部为传导尾纤，相比较于传统的空间光输出稳定性限制激光器移动，其提供的光纤传导输出可以将激光器主体部分与输出段都的工作环境的相对位置分离，使激光器主体部分可以工作在相对稳定的环境中；作为压缩器的空芯光子晶体光纤内部设有空芯结构，实现脉冲压缩，且空芯传输一方面具有针对高能量激光传输的高损伤阈值，另一方面通过空芯附近的光子晶体结构提供了传导带宽内独特的色散特性，这对光脉冲的压缩将起到关键作用。使得空芯光子晶体光纤具有很大的色散值，实现脉冲压缩。(2)本专利技术的以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，传导部分的尾部为传导尾纤，传导尾纤可以随意移动实现与应用端的自由匹配；脉冲放大器包括多级放大器，脉冲展宽器设于多级放大器内，形成组合脉冲放大器。(3)本专利技术的以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，种子源、脉冲展宽器、脉冲放大器、空间光耦合器和空芯光子晶体光纤之间均采用光纤熔接的方式实现连接，实现从泵浦光源到最后的输出端面全光纤设计，提高放大器激光器的整体效果。附图说明图1为本专利技术实施例一种以光纤传导输出的高功率飞秒放大激光器的结构示意图；图2为本专利技术实施例中激光器与目标之间连接示意图；图3为本专利技术实施例中空芯光子晶体的结构示意图；图4为本专利技术实施例中空芯光子晶体不同波长对应的色散值。所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中：1-种子源、2-脉冲展宽器、3-脉冲放大器、4-空间光耦合器、5-空芯光子晶体光纤。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1为本专利技术实施例一种以光纤传导输出的高功率飞秒放大激光器的结构示意图。如图1所示，高功率飞秒放大激光器包括种子源1、展宽器2、脉冲放大器3、空间耦合器4和空芯光子晶体光纤5，种子源1优选为锁模种子源，用于产生稳定可靠的超短脉冲，进一步地，锁模种子源具体为光纤锁模激光器或者固体锁模激光器，用于产生低功率、低脉冲能量、光谱带宽宽、脉冲宽度短(飞秒或皮秒)、脉冲重复率高的脉冲，并作为空间光或者光纤输出。脉冲展宽器2与种子源1的输出端连接，脉冲展宽器2用于将种子源1产生的超短脉冲从时域展宽至皮秒或者纳秒量级，以降低脉冲峰值功率，其具有的高色散量用于保证通过脉冲展宽器2的脉冲能够产生很高的啁啾，并作为空间光或者光纤输出。作为优选，脉冲展宽器2可以基于空间光的光栅展宽器、体光栅展宽器、基于光纤的光纤展宽器和光栅展宽器中的一种形式用于脉冲展宽。脉冲放大器3与脉冲展宽器2的输出端连接，用于将脉冲展宽器2输出的脉冲进行放大，脉冲放大器3包括前向、后向和双向泵浦，能够完成很高增益的放大，实现高功率、高能量的脉冲输出。优选地，脉冲放大器3包括多级放大结构，进一步地，脉冲展宽器2设于多级放大器内，形成组合脉冲放大器，例如脉冲放大器-脉冲展宽器-脉冲放大器的组合形式，在组合脉冲放大器中进行多级放大。作为优选，脉冲放大器由不同芯径的掺稀土光纤混合而成。其中，脉冲放大器3输出的形式为空间光输出或光纤输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，包括依次连接的种子源(1)、脉冲展宽器(2)和脉冲放大器(3)，其特征在于，还包括空芯光子晶体光纤(5)和空间光耦合器(4)，所述空间光耦合器设于所述脉冲放大器(3)的输出端和所述空芯光子晶体光纤(5)之间，用于将经过展宽和放大之后的脉冲耦合进入所述空芯光子晶体光纤(5)中；所述空芯光子晶体光纤(5)的一部分所述种子源(1)、脉冲展宽器(2)和脉冲放大器(3)共同形成放大激光器的主体部分，其尾部设有可随意移动的传导尾纤，且所述传导尾纤移动对所述主体部分不会产生影响，所述空芯光子晶体光纤(5)的内部设有若干用于脉冲压缩的光子晶体结构，用于将放大后的脉冲压缩回飞秒脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，包括依次连接的种子源(1)、脉冲展宽器(2)和脉冲放大器(3)，其特征在于，还包括空芯光子晶体光纤(5)和空间光耦合器(4)，所述空间光耦合器设于所述脉冲放大器(3)的输出端和所述空芯光子晶体光纤(5)之间，用于将经过展宽和放大之后的脉冲耦合进入所述空芯光子晶体光纤(5)中；所述空芯光子晶体光纤(5)的一部分所述种子源(1)、脉冲展宽器(2)和脉冲放大器(3)共同形成放大激光器的主体部分，其尾部设有可随意移动的传导尾纤，且所述传导尾纤移动对所述主体部分不会产生影响，所述空芯光子晶体光纤(5)的内部设有若干用于脉冲压缩的光子晶体结构，用于将放大后的脉冲压缩回飞秒脉冲。2.根据权利要求1所述的一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，其特征在于，所述脉冲放大器(3)为组合脉冲放大器，包括多级放大结构。3.根据权利要求2所述的一种以光纤传导输出的高功率飞秒啁啾放大激光器，其特征在于，所述多级放大结构中设有脉冲展宽器(2)，且所述脉冲展宽器(2)设于两个所述脉冲放大器(3)之间。4.根据权利要求1～3中任一项所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何飞，韦会峰，陈抗抗，
申请(专利权)人：武汉安扬激光技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42