脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，包括：用于将固定功率、脉宽的主激光束进行同步触发和分束，以得到多个分光束脉冲激光的纳秒种子光源系统；分别设置在分光束输出链路上，以对各分光束激光进行增益放大的多个放大系统；用于对各放大后的各分光束激光信号输出进行延迟调整的纳秒延迟系统；用于将经放大延迟后的各分光束激光信号进行合束处理的信号合束器。本实用新型专利技术提供一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其采用调节各分束激光脉冲的功率和相互延时的方式，实现平均功率200‑5000W、脉宽30‑2000ns可调谐纳秒脉冲激光输出，从而提升纳秒脉冲激光光源在工业和国防领域的通用性。

Structure of nanosecond pulsed laser source with tunable pulse width and power

【技术实现步骤摘要】
脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构
本技术涉及一种在工业、国防领域情况下使用的可调谐高平均功率纳秒脉冲激光光源。更具体地说，本技术涉及一种用在工业、国防领域情况下的脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构。
技术介绍
可调谐高平均功率纳秒脉冲激光光源在工业、军事领域有广泛的应用价值，基于此方案的纳秒脉冲激光光源具有简便易操作，适用范围广，维护成本低等诸多优势，应用前景广阔。纳秒脉冲光纤激光器可以分为单振荡器和主振荡器加功率放大器(MOPA)两种典型结构。单振荡器结构的输出功率主要受限于振荡腔内所需功能器件的功率负载能力，包括光栅、声光调制器等，通常输出平均功率在10W以内，而且通常采用分立光路结构，难以实现全光纤化。对于输出平均功率大于100W的系统，通常采用MOPA结构。振荡器输出平均功率较低的种子激光，种子激光经过单级或多级功率放大器进一步将输出功率提升。但是其输出功率及脉冲脉宽受限于振荡器以及大模场增益光纤的饱和能量，很难实现平均功率200-5000W、脉宽30-2000ns可调谐纳秒脉冲激光光源。现有技术的客观缺点在于常规基于MOPA结构的高平均功率纳秒脉冲激光光源受限于振荡器脉宽调谐范围较小，以及大模场增益光纤的饱和能量较低等因素，难以实现平均功率200-5000W、脉宽30-2000ns可调谐的纳秒激光脉冲输出，难以适应工业、军事领域对于纳秒脉冲激光器应用的广泛要求。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本技术还有一个目的是提供一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其能够通过相配合的纳秒种子光源系统、放大系统、纳秒延迟系统以及信号合束器，采用调节各分束脉冲的有无和相互延时的方式，实现平均功率200-5000W、脉宽30-2000ns可调谐纳秒脉冲激光输出，从而提升纳秒脉冲激光光源在工业和国防领域的通用性。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，包括：用于将固定功率、脉宽的主激光束进行同步触发，以得到多个分光束的纳秒种子光源系统；分别设置在分光束输出链路上，以对各分光束进行增益放大的多个放大系统；用于对各放大后的各分光束信号输出进行延迟调整的纳秒延迟系统；用于将经放大延迟后的各分光束信号进行合束处理，以得到功率200W-5000W、脉宽30ns-2000ns可调谐纳秒脉冲激光输出的信号合束器。优选的是，其中，还包括：在所述信号合束器的信号输出端，通过第一高功率包层光剥除器、输出端帽进而与外设实现连接；其中，所述纳秒种子光源系统包括：纳秒种子单元或纳秒种子光源，其用于将产生的固定功率、脉宽的主激光束，进行放大、滤波处理以得到纯净的种子脉冲信号；激光脉冲分束器件，其用于将纳秒种子单元或纳秒种子光源产生的种子脉冲信号进行分束处理；所述延迟系统被设置为在各放大系统的信号输出方向上，以对其输出脉冲间的时间延迟进行调整的光纤延迟线和/或与纳秒种子单元相配合的脉冲电信号延迟单元。优选的是，其中，所述纳秒种子单元包括：第一带通高反射镜，其表面镀有用以滤除振荡腔内产生的自发辐射放大ASE光谱的带通介质膜；与第一带通高反射镜的输出端呈依次相连状的第一单模增益光纤、第一单模合束器、振荡器泵浦源，其中，所述振荡器泵浦源产生的泵浦光，经第一单模合束器的泵浦臂注入第一单模增益光纤，以激发稀土离子并提供激光增益；与第一单模合束器相连，并由脉冲电信号延迟系统控制触发以实现增益状态控制和ASE光谱滤波的第一声光开关；与第一滤波声光开关相连的低反光栅，其用于将部分信号光反射回振荡腔形成反馈，另一部分信号光则输出至后级；与低反光栅相连，以剥除少量泄露至包层的泵浦光功率，得到纯净的种子脉冲信号传输至后级的第一低功率包层光剥除器。优选的是，其中，所述纳秒种子单元包括：由脉冲电信号延迟系统触发，以产生不同脉宽纳秒种子脉冲的光电二极管；产生的纳秒脉冲依次进入三端环形器、第二声光开关、第二低功率包层剥除器、第二单模增益光纤，以进行功率放大；与第二单模增益光纤输出端依次相连的第二单模合束器、预放大泵浦源，其中，所述预放大泵浦源产生的泵浦光经第二单模合束器的泵浦臂注入第二单模增益光纤，激发稀土离子并提供激光增益；与第二单模合束器信号臂相连的第二带通高反射镜，其中，所述第二带通高反射镜将信号光反射，以使其在光传输区间内反向传输放大，进而通过三端环形器的第三端口输出对应的种子脉冲信号。优选的是，其中，所述纳秒种子单元包括：相互配合的泵浦组件，增益组件，聚焦耦合组件；所述泵浦组件可以被配置为相配合的第一泵浦氙灯、第一泵浦聚光器，其中，所述第一泵浦氙灯闪光，第一泵浦聚光器将泵浦光进行反射，将泵浦光耦合进入第一固体增益介质；所述增益组件包括：与泵浦组件相配合的第一固体增益介质、设置在其两端的端面反射镜、输出镜以及设置在第一固体增益介质与端面反射镜之间的第三声光开关，其中，所述第一固体增益介质被泵浦组件泵浦，实现光粒子数反转，提供增益，产生的自发辐射光在端面反射镜与输出镜之间进行选模振荡和放大，第三声光开关，其用于对自发辐射光进行调Q操作，在第一固体介质的放大下以形成纳秒脉冲种子；所述聚焦耦合组件包括：与输出镜输出方向相配合的第一聚焦注入单元，其用于将输出镜输出的纳秒脉冲种子聚焦耦合到第一接收光纤中；与第一接收光纤邻接的第二高功率包层光剥除器，以剥除泄露到包层的纳秒脉冲，进而得到纯净的种子脉冲信号。优选的是，其中，所述泵浦组件被替换为包括：与第二固体增益介质相配合且具有预设角度的两块第一双色镜；其中，泵浦光通过其中一块第一双色镜进入第二固体增益介质，再通过另一块第一双色镜分离，实现出光操作。优选的是，其中，各所述放大系统包括：相互配合的第一信号整理组件，第一信号增益组件以及第一信号分离组件；所述第一信号整理组件包括与纳秒种子光源系统相连接的第一光隔离器、模场适配器；所述第一信号增益组件包括：与模场适配器相配合的正向合束器、第一放大器泵浦源及第一大模场增益光纤，其中，第一放大器泵浦源产生相应的泵浦光，经正向合束器的泵浦臂，沿与信号传输方向注入第一大模场增益光纤，提供激光增益；所述第一信号分离组件包括：与第一信号增益组件信号输出端连接，以将泄露到包层的信号光进行剥除的第三高功率包层光剥除器。优选的是，其中，所述信号增益组件被替换为包括：与模场适配器相配合的第二大模场增益光纤、反向合束器及第二放大器泵浦源；其中，第二放大器泵浦源产生相应的泵浦光，经反向合束器的泵浦臂，沿与信号传输方向的相反方向注入第二大模场增益光纤，提供激光增益。优选的是，其中，各所述放大系统包括：相互配合的第二信号整理组件，第二信号增益组件以及第二信号分离组件；所述第二信号整理组件包括与纳秒种子光源系统相连接的第二光隔离器、准直扩束器；所述第二信号增益组件包括：与准直扩束器相配合的第三固体增益介质；设置在第三固体增益介质两端，且具有预定角度的两块第二双色镜；设置在信号输出方向且与其中一块第二双色镜邻接的第二聚焦注入单元、第二接收光纤；所述第二信号分离组件包括：与第二信号增益组件信号输出端连接，以将泄露到包层的信号光进行剥除的第四高功率包层光剥除器。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，包括：用于将固定功率、脉宽的主激光束进行同步触发和分束，以得到多个分光束脉冲激光的纳秒种子光源系统；分别设置在分光束输出链路上，以对各分光束激光进行增益放大的多个放大系统；用于对各放大后的各分光束激光信号输出进行延迟调整的纳秒延迟系统；用于将经放大延迟后的各分光束信号进行合束处理，以得到功率200W‑5000W、脉宽30ns‑2000ns可调谐纳秒脉冲激光输出的信号合束器。

【技术特征摘要】
1.一种脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，包括：用于将固定功率、脉宽的主激光束进行同步触发和分束，以得到多个分光束脉冲激光的纳秒种子光源系统；分别设置在分光束输出链路上，以对各分光束激光进行增益放大的多个放大系统；用于对各放大后的各分光束激光信号输出进行延迟调整的纳秒延迟系统；用于将经放大延迟后的各分光束信号进行合束处理，以得到功率200W-5000W、脉宽30ns-2000ns可调谐纳秒脉冲激光输出的信号合束器。2.如权利要求1所述的脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，还包括：在所述信号合束器的信号输出端，通过第一高功率包层光剥除器、输出端帽进而与外设实现连接；其中，所述纳秒种子光源系统包括：纳秒种子单元或纳秒种子光源，其用于将产生的固定功率、脉宽的主激光束，进行放大、滤波处理以得到纯净的种子脉冲信号；激光脉冲分束器件，其用于将纳秒种子单元或纳秒种子光源产生的种子脉冲信号进行分束处理；所述延迟系统被设置为在各放大系统的信号输出方向上，以对其输出脉冲间的时间延迟进行调整的光纤延迟线和/或与纳秒种子单元相配合的脉冲电信号延迟单元。3.如权利要求2所述的脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，所述纳秒种子单元包括：第一带通高反射镜，其表面镀有用以滤除振荡腔内产生的自发辐射放大ASE光谱的带通介质膜；与第一带通高反射镜的输出端呈依次相连状的第一单模增益光纤、第一单模合束器、振荡器泵浦源，其中，所述振荡器泵浦源产生的泵浦光，经第一单模合束器的泵浦臂注入第一单模增益光纤，以激发稀土离子并提供激光增益；与第一单模合束器相连，并由脉冲电信号延迟系统控制触发以实现增益状态控制和ASE光谱滤波的第一声光开关；与第一滤波声光开关相连的低反光栅，其用于将部分信号光反射回振荡腔形成反馈，另一部分信号光则输出至后级；与低反光栅相连，以剥除少量泄露至包层的泵浦光功率，得到纯净的种子脉冲信号传输至后级的第一低功率包层光剥除器。4.如权利要求2所述的脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，所述纳秒种子单元包括：由脉冲电信号延迟系统触发，以产生不同脉宽纳秒种子脉冲的光电二极管；产生的纳秒脉冲依次进入三端环形器、第二声光开关、第二低功率包层剥除器、第二单模增益光纤，以进行功率放大；与第二单模增益光纤输出端依次相连的第二单模合束器、预放大泵浦源，其中，所述预放大泵浦源产生的泵浦光经第二单模合束器的泵浦臂注入第二单模增益光纤，激发稀土离子并提供激光增益；与第二单模合束器信号臂相连的第二带通高反射镜，其中，所述第二带通高反射镜将信号光反射，以使其在光传输区间内反向传输放大，进而通过三端环形器的第三端口输出对应的种子脉冲信号。5.如权利要求2所述的脉宽和功率可调谐的纳秒脉冲激光光源结构，其特征在于，所述纳秒种子单元包括：相互配合的泵浦组件，增益组件，聚焦耦合组件；所述泵浦组件可以被配置为相配合的第一泵浦氙灯、第一泵浦聚光器，其中，所述第一泵浦氙灯闪光，第一泵浦聚光器将泵浦光进行反射，将泵浦光...

【专利技术属性】
技术研发人员：周保充，
申请(专利权)人：江苏沃飞激光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32