一种超快激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种超快激光器，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，非线性放大环形镜和主振荡腔通过耦合器连接，主振荡腔包括与耦合器连接的第一增益光纤、与第一增益光纤的连接的合束器以及第一泵浦光源，第一增益光纤的细端和粗端分别与耦合器和合束器连接，第一泵浦光源发出的光束被合束器反射后，进入第一增益光纤，非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过第一增益光纤和合束器后输出。本实用新型专利技术的超快激光器通过采用非线性放大环形镜和锥形光纤，可以保证产品的长期稳定性，保持单模特性获得高的光束质量，从而获得高能量、高功率的激光输出。

【技术实现步骤摘要】
一种超快激光器
本技术属于激光器
，更具体地说，是涉及一种超快激光器。
技术介绍
超快激光器的脉冲宽度在ps甚至fs量级，超快激光器的产生常用被动锁模方案，一般来说，被动锁模方案包括饱和吸收体被动锁模方案(半导体饱和吸收体(SESAM)、石墨烯、拓扑绝缘体以及黑鳞等)、非线性偏振旋转(NonlinearPolarizationRotation，NPR)方案、非线性放大环形镜(NonlinearAmplifiedLoopMirror，NALM)方案等。其中，基于SESAM的锁模方案，由于SESAM自身损伤阈值低，而且在长期使用中会产生渐变式永久性损伤。因此该方案不适合产生大能量高功率脉冲，而且长期可靠性难以得到保证。基于非线性偏振旋转被动锁模方案，受外界环境温度震动影响大，稳定性欠佳，且不能输出高功率。传统的非线性放大环形镜NALM方案及改进的“8字腔”、“9字腔”方案，虽然可以实现稳定工作，但同样无法实现uJ(微焦)级、瓦级高功率大能量输出。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种超快激光器，以解决现有技术中的激光器难以同时实现高稳定性和高平均输出功率的技术问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种超快激光器，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，所述非线性放大环形镜和所述主振荡腔通过耦合器连接，所述主振荡腔包括与所述耦合器连接的第一增益光纤、与所述第一增益光纤连接的合束器以及用于朝所述第一增益光纤输入光束的第一泵浦光源；所述第一增益光纤为锥形光纤，定义所述第一增益光纤的直径较小的一端为细端，所述第一增益光纤的直径较大的一端为粗端，所述第一增益光纤的细端与所述耦合器连接，所述第一增益光纤的粗端与所述合束器连接；所述第一泵浦光源发出的光束被所述合束器反射后，进入所述第一增益光纤，所述非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过所述耦合器、所述第一增益光纤和所述合束器后输出。可选地，所述合束器包括聚焦透镜以及二向色镜，所述第一泵浦光源发出的光束透过所述聚焦透镜后被所述二向色镜反射，然后依次经过所述聚焦透镜和所述第一增益光纤。可选地，所述二向色镜用于对波长范围为900nm～1000nm的光束进行全反射，对波长范围为1020nm～1100nm的光束进行部分反射和部分透射；所述第一泵浦光源发出的光束的中心波长为915nm～980nm。可选地，所述合束器还包括第一套管、第二套管和端帽，所述第二套管和所述端帽沿所述第二套管的轴向依次设置，所述第一套管套设于所述第二套管和所述端帽外，所述第二套管套设于所述聚焦透镜和所述二向色镜外，所述二向色镜设于所述聚焦透镜的远离所述端帽的一侧，所述第一增益光纤的粗端连接于所述端帽上。可选地，所述超快激光器包括两端分别连接于所述端帽和所述第一泵浦光源的泵浦光纤，所述第一泵浦光源发出的光束经所述泵浦光纤后输入所述合束器并被所述合束器反射。可选地，所述第一增益光纤包括纤芯和包裹在所述纤芯外的外包层，所述第一增益光纤包括第一段，所述第一段的外包层的直径变化公式为：其中，Dz1为所述第一段的外包层的直径，单位为毫米；a为形状可变系数，DL1和D0分别为所述第一段的外包层的粗端直径和细端直径，单位为毫米；L1为所述第一段的外包层的长度，单位为米；z1为对应位置与所述第一段的外包层的细端的距离，单位为米。可选地，所述第一增益光纤还包括与所述第一段平滑连接的第二段，所述第二段的外包层的直径变化公式为：其中，Dz2为所述第二段的外包层的直径，单位为毫米；DL2为所述第二段的外包层的粗端直径，单位为毫米；L2为所述第二段的外包层的长度，单位为米；z2为对应位置与所述第二段的外包层的细端的距离，单位为米。可选地，a的取值范围为0～2，D0的取值范围为0.07毫米～0.1毫米，DL1的取值范围为0.28毫米～0.3毫米，DL2的取值范围为0.38毫米～0.4毫米，1.5米≤L1+L2≤3米。可选地，所述耦合器的耦合比范围为10:90～90:10。可选地，所述耦合器的一侧设有第一端口和第二端口，另一侧设有第三端口和第四端口；所述第一增益光纤的细端连接于第一端口，所述非线性放大环形镜包括第二泵浦光源、波分复用器和第二增益光纤，所述波分复用器连接于所述耦合器的第三端口，所述第二增益光纤的两端分别连接于所述耦合器的第四端口和所述波分复用器，所述波分复用器用于将第二泵浦光源的能量耦合至所述第二增益光纤中。本技术提供的超快激光器的有益效果在于：本技术的超快激光器与现有技术相比，一方面，通过非线性放大环形镜提供锁模机制，非线性放大环形镜可以承受高功率，从而保证了产品的长期稳定性；另一方面，采用锥形光纤作为第一增益光纤，非线性放大环形镜输出信号光后，信号光从第一增益光纤的细端输入，然后由第一增益光纤的粗端输出，在该过程中，能够保持单模特性获得高的光束质量，同时光斑逐渐扩大，大大减弱非线性效应，从而获得高能量、高功率的超快光纤激光输出。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的超快激光器的结构示意图；图2为本技术实施例提供的主振荡腔的结构示意图；图3为本技术实施例提供的第一增益光纤的直径变化关系图。其中，图中各附图标记：1-主振荡腔；110-第一增益光纤；120-合束器；121-第一套管；122-端帽；123-第二套管；124-聚焦透镜；125-二向色镜；130-第一泵浦光源；140-泵浦光纤；2-非线性放大环形镜；210-波分复用器；220-第二增益光纤；230-耦合器；231-第一端口；232-第二端口；233-第三端口；234-第四端口；240-第二泵浦光源。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本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仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超快激光器，其特征在于，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，所述非线性放大环形镜和所述主振荡腔通过耦合器连接，所述主振荡腔包括与所述耦合器连接的第一增益光纤、与所述第一增益光纤连接的合束器以及用于朝所述第一增益光纤输入光束的第一泵浦光源；/n所述第一增益光纤为锥形光纤，定义所述第一增益光纤的直径较小的一端为细端，所述第一增益光纤的直径较大的一端为粗端，所述第一增益光纤的细端与所述耦合器连接，所述第一增益光纤的粗端与所述合束器连接；/n所述第一泵浦光源发出的光束被所述合束器反射后，进入所述第一增益光纤，所述非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过所述耦合器、所述第一增益光纤和所述合束器后输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种超快激光器，其特征在于，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，所述非线性放大环形镜和所述主振荡腔通过耦合器连接，所述主振荡腔包括与所述耦合器连接的第一增益光纤、与所述第一增益光纤连接的合束器以及用于朝所述第一增益光纤输入光束的第一泵浦光源；
所述第一增益光纤为锥形光纤，定义所述第一增益光纤的直径较小的一端为细端，所述第一增益光纤的直径较大的一端为粗端，所述第一增益光纤的细端与所述耦合器连接，所述第一增益光纤的粗端与所述合束器连接；
所述第一泵浦光源发出的光束被所述合束器反射后，进入所述第一增益光纤，所述非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过所述耦合器、所述第一增益光纤和所述合束器后输出。


2.如权利要求1所述的超快激光器，其特征在于，所述合束器包括聚焦透镜以及二向色镜，所述第一泵浦光源发出的光束透过所述聚焦透镜后被所述二向色镜反射，然后依次经过所述聚焦透镜和所述第一增益光纤。


3.如权利要求2所述的超快激光器，其特征在于，所述二向色镜用于对波长范围为900nm～1000nm的光束进行全反射，对波长范围为1020nm～1100nm的光束进行部分反射和部分透射；所述第一泵浦光源发出的光束的中心波长为915nm～980nm。


4.如权利要求2所述的超快激光器，其特征在于，所述合束器还包括第一套管、第二套管和端帽，所述第二套管和所述端帽沿所述第二套管的轴向依次设置，所述第一套管套设于所述第二套管和所述端帽外，所述第二套管套设于所述聚焦透镜和所述二向色镜外，所述二向色镜设于所述聚焦透镜的远离所述端帽的一侧，所述第一增益光纤的粗端连接于所述端帽上。


5.如权利要求4所述的超快激光器，其特征在于，所述超快激光器包括两端分别连接于所述端帽和所述第一泵浦光源的泵浦光纤，所述第一泵浦光源发出的光束经所述泵浦光纤后输入所述合束器并被所述合束...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴光辉，吴朝辉，谢晓华，李云亭，陈乐，岳超瑜，
申请(专利权)人：深圳市欧凌镭射科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44