一种百皮秒激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种百皮秒激光器，包括：种子激光器发出第一频率种子光，经第一光隔离器进入一个双通放大器进行放大，依次通过第一反射镜、第一光束整形器、第一单通放大器、第二反射镜、第三反射镜、第二光束整形器以及第二光隔离器后，进入SBS脉冲压缩器将第一频率种子光压缩至第二频率激光；第二频率激光依次通过第四反射镜、第三光束整形器、若干第二单通放大器、第五反射镜、第六反射镜、第四光束整形器、若干四通板条放大器进行放大；放大后的激光通过第七反射镜、第五光束整形器、倍频器后产生第三频率激光，最后通过分光镜输出。本实用新型专利技术克服了固体SBS介质尺寸小、高功率激光对SBS材料的损伤和输出窄脉宽激光功率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种百皮秒激光器
本技术涉及激光器领域，尤其涉及一种百皮秒激光器。
技术介绍
随着人们对于太空探索的深入，人类进入太空的活动也不断增多，但是类似的活动也产生了越来越多的空间碎片，这对于卫星发射和空间探索来说有很大的影响，这就需要对空间轨道中的碎片进行探测。传统的空间目标测量是通过雷达来实现的，但是空间碎片表面没有角反射器，不能接收和反射雷达发出的信号，用雷达对其进行测量是行不通的，因此，利用激光实现对空间碎片的探测成为近几年的一大研究热点。用于空间碎片探测的激光源需要传输的距离非常远，所以就要求其具有较高的能量，并且要想实现高精度的空间测量，还要求具有好的光束质量、窄脉冲宽度和高重频的特点，所以，获得窄线宽、高功率、高重频激光源是优化空间探测的关键一步。传统太空碎片探测的方法是采用纳秒激光器并结合主振荡功率放大(MOPA)的方法，但是目前其脉冲宽度已经无法达到人们对测距精度的要求，因此人们正在探索大能量皮秒激光器的实现方法。目前，获得皮秒脉冲激光输出的技术手段主要是采用可饱和吸收体(SESAM)被动锁模方式。但由于可饱和吸收体损伤阈值较低，限制了被动锁模皮秒脉冲激光的输出功率，往往需要结合再生放大器等复杂结构进行放大，其成本高且稳定性很难控制。因此，利用大能量纳秒脉冲压缩获得百皮秒量级的大能量输出并进行放大，可以有效避免SESAM锁模激光器遇到的难以高效放大难题，是有效获得高功率皮秒级激光光源的重要手段，并有望将测距精度提高1-2个数量级，且激光的成本得到有效控制、稳定性更高。
技术实现思路
本技术提供了一种高功率高重复频率百皮秒激光器，本技术通过采用多级放大、多个受激布里渊散射(SBS)固体介质串联以及先压缩后放大等多个结构相结合的方式，克服了固体SBS介质尺寸小、高功率激光对SBS材料的损伤和输出窄脉宽激光功率低等问题，详见下文描述：一种百皮秒激光器，所述激光器包括：种子激光器发出第一频率种子光，经过第一光隔离器后，进入一个双通放大器进行放大，依次通过第一反射镜、第一光束整形器、第一单通放大器、第二反射镜、第三反射镜、第二光束整形器以及第二光隔离器后，进入SBS脉冲压缩器将第一频率种子光压缩至第二频率激光；第二频率激光依次通过第四反射镜、第三光束整形器、若干第二单通放大器、第五反射镜、第六反射镜、第四光束整形器、若干四通板条放大器进行激光放大；放大后激光通过第七反射镜、第五光束整形器、倍频器后产生第三频率激光，最后通过分光镜输出。本技术提供的技术方案的有益效果是：1、该激光器采用多个固体SBS介质串联的方式来增加SBS脉冲压缩的作用距离，可以有效的对高重频激光进行脉冲压缩，提高了脉冲压缩效率，弥补了单个固体SBS介质尺寸小的不足；2、该激光器先通过SBS进行脉冲压缩，再对激光功率进行放大，这种方式避免了高功率激光对SBS材料产生损伤的问题；3、该激光器采用双通放大器、单通放大器的多级放大方式对种子激光进行放大，同时利用四通板条放大器对脉冲压缩后的种子光进行放大的方式，可以实现百皮秒量级脉冲激光的有效放大，并且能够提高能量利用率和放大效率。附图说明图1为一种百皮秒激光器的结构示意图；图2为第一光隔离器的结构示意图；图3为双通放大器的结构示意图；图4为第一单通放大器的结构示意图；图5为SBS脉冲压缩器的结构示意图；图6为第二单通放大器的结构示意图；图7为四通板条放大器的结构示意图；图8为多级四通板条放大器串联的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：种子激光器；2：第一光隔离器；3：双通放大器；4：第一反射镜；5：第一光束整形器；6：第一单通放大器；7：第二反射镜；8：第三反射镜；9：第二光束整形器；10：第二光隔离器；11：SBS脉冲压缩器；12：第四反射镜；13：第三光束整形器；14：第二单通放大器；15：第五反射镜；16：第六反射镜；17：第四光束整形器；18：四通板条放大器；19：第七反射镜；20：第五光束整形器；21：倍频器；22：分光镜。其中2-1：第一偏振器；2-2：法拉第旋光器；2-3：第一二分之一波片；3-1：第二偏振器；3-2：第一侧泵模块；3-3：第一四分之一波片；3-4：零度全反镜；6-1：第二侧泵模块；6-2：第一90°石英转子；6-3：第三侧泵模块；11-1：第三偏振器；11-2：第二四分之一波片；11-3：第一聚焦透镜；11-4：布里渊介质；14-1：第四侧泵模块；14-2：第二90°石英转子；14-3：第二聚焦透镜；14-4：第一真空管；14-5：第一小孔光阑；14-6：第三聚焦透镜；14-7：第五侧泵模块；14-8：第二二分之一波片；14-9：第四偏振器；18-1：第五偏振器；18-2：板条增益介质；18-3：第八反射镜；18-4：第六光束整形器；18-5：第九反射镜；18-6：第十反射镜；18-7：第七光束整形器；18-8：第三四分之一波片；18-9：第十一反射镜；18-10：第四聚焦透镜；18-11：第二真空管；18-12：第二小孔光阑；18-13：第五聚焦透镜；18-14：第三二分之一波片。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施方式作进一步地详细描述。通过了解传统空间目标探测技术中存在的不足发现，利用激光能够实现对空间目标进行快速、准确的探测，尤其是对近地轨道中空间碎片的测量，这对于卫星发射和进一步的空间探索具有重要意义。要想通过激光来实现长距离的空间目标探测，就要求所采用激光源具有较高的能量，并且要想实现高精度的空间测量，还要求具有好的光束质量、窄脉冲宽度和高重频的特点，所以，获得窄线宽、高功率、高重频激光源是优化空间探测的关键一步。采用SESAM被动锁模方式可以获得皮秒量级的窄线宽激光输出，但是受制于可饱和吸收体的损伤阈值较低，其脉冲激光的输出功率受到很大的限制。综上所述，本技术提出利用注入种子光通过多级振荡功率放大和SBS脉冲压缩相结合的方式，来获得一个可用于空间碎片探测的高功率、窄线宽、高重频激光源。为了解决传统空间目标测量技术对空间碎片探测不适用的问题，本技术实例提出了一种高功率高重复频率百皮秒激光器，参见图1，一种高功率高重复频率百皮秒激光器包括：种子激光器1、第一光隔离器2、双通放大器3、第一反射镜4、第一光束整形器5、第一单通放大器6、第二反射镜7、第三反射镜8、第二光束整形器9、第二光隔离器10、SBS脉冲压缩器11、第四反射镜12、第三光束整形器13、第二单通放大器14、第五反射镜15、第六反射镜16、第四光束整形器17、四通板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种百皮秒激光器，其特征在于，所述激光器包括：/n种子激光器发出第一频率种子光，经过第一光隔离器后，进入一个双通放大器进行放大，依次通过第一反射镜、第一光束整形器、第一单通放大器、第二反射镜、第三反射镜、第二光束整形器以及第二光隔离器后，进入SBS脉冲压缩器将第一频率种子光压缩至第二频率激光；/n第二频率激光依次通过第四反射镜、第三光束整形器、若干第二单通放大器、第五反射镜、第六反射镜、第四光束整形器、若干四通板条放大器进行激光放大；/n放大后激光通过第七反射镜、第五光束整形器、倍频器后产生第三频率激光，最后通过分光镜输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种百皮秒激光器，其特征在于，所述激光器包括：
种子激光器发出第一频率种子光，经过第一光隔离器后，进入一个双通放大器进行放大，依次通过第一反射镜、第一光束整形器、第一单通放大器、第二反射镜、第三反射镜、第二光束整形器以及第二光隔离器后，进入SBS脉冲压缩器将第一频率种子光压缩至第二频率激光；
第二频率激光依次通过第四反射镜、第三光束整形器、若干第二单通放大器、第五反射镜、第六反射镜、第四光束整形器、若干四通板条放大器进行激光放大；
放大后激光通过第七反射镜、第五光束整形器、倍频器后产生第三频率激光，最后通过分光镜输出。


2.根据权利要求1所述的一种百皮秒激光器，其特征在于，所述第一光隔离器和第二光隔离器均由第一偏振器、法拉第旋光器、第一二分之一波片组成。


3.根据权利要求1所述的一种百皮秒激光器，其特征在于，所述双通放大器由第二偏振器、第一侧泵模块、第一四分之一波片和零度全反镜组成；
第一四分之一波片用于改变种子光的偏振态；零度全反镜镀有对第一频率种子光的全反射膜，并且与第一频率种子光入射方向呈90°夹角。


4.根据权利要求1所述的一种百皮秒激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，陈晖，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：新型
国别省市：天津;12