一种单频布里渊组束激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种单频布里渊组束激光器，包括：单频光源发出频率为ω

【技术实现步骤摘要】
一种单频布里渊组束激光器
本专利技术涉及激光器领域，尤其涉及一种单频布里渊组束激光器。
技术介绍
高功率单频激光系统在激光雷达、材料加工、相干光通信及传感等领域有着广泛的应用前景。尤其是高功率、低噪声、高光束质量的单频激光光源已经成为当今和未来工业及科学研究应用中无可替代的有力工具。目前获得高功率单频激光系统的方法有主动功率放大(MOPA)和相干组束(CBC)。尽管理论上通过MOPA技术可将激光功率提高到很高的水平，但是由于光纤的损伤阈值限制、光纤内部散射及非线性效应引起的激光线宽展开和增益介质热效应引起波前相位畸变都限制了MOPA的工作效果，尤其是单频光纤放大器中，随着功率的提高，光纤容易激发受激布里渊散射(SBS)等现象，严重制约了其功率的进一步提升。CBC技术能够使多路激光束相干叠加，在输出功率提高的同时保持良好的光束质量，但是其要求对多路激光束进行严格的相位控制以实现最大的放大效率，对整个激光系统的稳定性及相位控制器件提出了很高的要求。除上述方法以外，基于SBS效应的布里渊放大器因泵浦光在布里渊介质内部与Stokes光空间重叠时能量自发传输的特性、简单的光学结构使其在保证激光功率放大的同时保持光束质量及线宽特性。基于非共线放大的布里渊放大技术可以在布里渊介质的损伤阈值范围内提升泵浦光的数量，以实现更高的功率输出。空间光结构的布里渊组束激光器已经获得了高功率、高光束质量的输出，但仍面临一些难以攻克的问题，如随着泵浦光的数量提高，泵浦光的耦合和准直对放大效率的影响严重，导致输出功率不稳定；泵浦光功率提高引起的增益介质的热效应和损伤等问题。为了实现布里渊放大，需要利用至少两个布里渊介质，其中一个用于产生Stokes光，另一个用于布里渊放大，导致了整个光路系统更加复杂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单频布里渊组束激光器，本专利技术克服空间光结构的布里渊组束激光器的技术缺点，在保证高功率输出的同时进而保持激光系统的机械稳定性，本专利技术选取具有高布里渊增益系数和高热导率的金刚石晶体作为布里渊介质用于布里渊放大器，可实现宽工作波长范围、紧凑和高稳定的输出，详见下文描述：一种单频布里渊组束激光器，所述激光器包括：单频光源，所述单频光源发出频率为ω0的种子激光，经第一光纤放大器放大后，通过第一光纤分束器分为3束光，其中第一束光经过种子光产生模块变为频率为ωs的Stokes光，第二束经过第一泵浦光模块分成m束频率为ω0的作为第一泵浦光，第三束经过第二泵浦光模块分成n束频率为ωp的第二泵浦光；前向传输的Stokes光逐次经过一个第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块，m束第一泵浦光和n束第二泵浦光分别分成若干束传输至第一布里渊放大模块和第二布里渊放大模块中，并以角度θ和β与前向传输的Stokes光分别在第一布里渊介质和第二布里渊介质中相遇；Stokes光在一个第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块中提取m束第一泵浦光和n束第二泵浦光的能量进行布里渊放大后并输出。进一步地，所述种子光产生模块由第一频移器、第二光纤放大器和第一空间光整形器组成。其中，所述第一泵浦光模块由一个第二光纤分束器、m个第三光纤放大器和m个第二空间光整形器组成。进一步地，所述第二泵浦光模块由一个第二频移器、一个第三光纤分束器、n个第四光纤放大器和n个第三空间光整形器组成。其中，所述第一布里渊放大模块由第一布里渊介质、第一吸收器和第一准直器组成；所述第二布里渊放大模块由聚焦透镜、第二布里渊介质、第二吸收器和第二准直器组成。进一步地，所述第一准直器和第二准直器均由凸透镜组成，用于实现Stokes光束的平行输出，所述聚焦透镜用于实现Stokes光的聚焦。其中，第一布里渊介质的布里渊增益线宽为ΓΩ，ΓΩ≥Γ0，Γ0为单频光源的线宽；第一布里渊介质的两个端面镀有对频率ω0、ωp和ωs的增透膜。所述角度θ和β分别满足：θ＝2arccos(cωs/2nω0v)，β＝2arccos(cωs/2nωpv)，其中，n、v分别为第一布里渊介质和第二布里渊介质的折射率和内部的声速，c为真空中的光速，且0°＜θ＜90°，0°＜β＜90°。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、该激光器在布里渊组束放大原理的基础上，综合光纤结构和空间结构布里渊组束放大的优势，突破了光纤放大器放大的限制，克服了空间结构布里渊组束放大器工程复杂的缺陷，可以在保证光束质量和信噪比的同时有效的提高单频激光器的输出功率；2、该激光器利用频移器替换布里渊介质产生频率为ωs的Stokes光，与空间结构布里渊组束放大结构相比，具有更简约光路系统，使整个系统体积规模更小，功率输出更加稳定；3、本专利技术利用光纤放大器放大后输出光纤波导泵浦光A、泵浦光B，有利于泵浦光耦合到布里渊介质的角度调整及机械稳定性，克服了空间光布里渊放大器中多路泵浦光耦合系统调整困难且体积大的问题；4、该激光器利用热导率和损伤阈值高的金刚石介质进行布里渊组束放大，能够有效抑制布里渊组束放大过程中由于泵浦光功率提高导致的介质热效应引起的波前相位畸变，可以允许更高的泵浦光功率输入以至于更高的激光功率输出；5、该激光器在泵浦光功率超过单个金刚石损伤阈值的情况时，可以将泵浦光以相同的布里渊放大结构进行扩展以提供更高的功率输出。附图说明图1为一种单频布里渊组束激光器的结构示意图；图2为种子光产生模块的示意图；图3为第一泵浦光模块的示意图；图4为第二泵浦光模块的示意图；图5为第一布里渊放大模块的示意图；图6为第二布里渊放大模块的示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：单频光源；2：第一光纤放大器；3：第一光纤分束器；4：种子光产生模块；5：第一泵浦光模块；6：第二泵浦光模块；7：第一布里渊放大模块；8：第二布里渊放大模块。其中4-1：第一频移器；4-2：第二光纤放大器；4-3：第一空间光整形器；5-1：第二光纤分束器；5-2：第三光纤放大器；5-3：第二空间光整形器；6-1：第二频移器；6-2：第三光纤分束器；6-3：第四光纤放大器；6-4：第三空间光整形器；7-1：第一布里渊介质；7-2：第一准直器；7-3：第一吸收器；8-1：第二布里渊介质；8-2：聚焦透镜；8-3：第二准直器；8-4：第二吸收器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。通过对
技术介绍
中存在的问题进行研究发现，单频布里渊组束激光器成为突破光纤放大器的功率放大瓶颈、克服空间光结构布里渊组束放大器耦合系统复杂的缺陷，实现高信噪比、高光束质量的高功率激光输出的潜在途径。在布里渊组束激光系统中，为了实现高功率的布里渊组束激光运转输出，需要材料具有高布里渊增益系数和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单频布里渊组束激光器，其特征在于，所述激光器包括：单频光源，/n所述单频光源发出频率为ω

【技术特征摘要】
1.一种单频布里渊组束激光器，其特征在于，所述激光器包括：单频光源，
所述单频光源发出频率为ω0的种子激光，经第一光纤放大器放大后，通过第一光纤分束器分为3束光，第一束经种子光产生模块变为频率为ωs的Stokes光，第二束经第一泵浦光模块分成m束频率为ω0的作为第一泵浦光，第三束经第二泵浦光模块分成n束频率为ωp的第二泵浦光；
前向传输的Stokes光逐次经过第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块，m束第一泵浦光和n束第二泵浦光分别分成若干束传输至第一、第二布里渊放大模块中，并以角度θ和β与前向传输的Stokes光分别在第一、第二布里渊介质中相遇；
Stokes光在第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块中提取m束第一泵浦光和n束第二泵浦光的能量进行布里渊放大后并输出。


2.根据权利要求1所述的一种单频布里渊组束激光器，其特征在于，
所述种子光产生模块由第一频移器、第二光纤放大器和第一空间光整形器组成。


3.根据权利要求1所述的一种单频布里渊组束激光器，其特征在于，
所述第一泵浦光模块由一个第二光纤分束器、m个第三光纤放大器和m个第二空间光整形器组成。


4.根据权利要求1所述的一种单频布里渊组束激光器，其特征在于，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，金舵，齐瑶瑶，丁洁，杨学宗，王雨雷，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12