本发明专利技术提供了一种紧凑型预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，包括飞秒激光振荡器模块、预啁啾管理模块、双通光纤放大器模块、脉冲压缩模块；飞秒激光振荡器模块输出的飞秒脉冲序列先经过预啁啾管理模块进行脉冲啁啾量调节，再经过双通光纤放大器模块以两次通过的方式放大功率同时展宽光谱，之后再通过脉冲压缩模块补偿色散即可压缩获得亚百飞秒脉冲。本发明专利技术方法将预啁啾放大技术与高增益特性的双通放大技术结合，使得振荡器加一级放大结构即可获得百瓦级亚百飞秒超短脉冲，大大降低了预啁啾放大装置的复杂性。放大装置的复杂性。放大装置的复杂性。
【技术实现步骤摘要】
预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置和应用
[0001]本专利技术涉及超快激光
，特别是涉及超快光纤激光技术，具体涉及一种超短飞秒脉冲产生装置。
技术介绍
[0002]由于电光转换效率高、散热性能突出、光束质量优异的特性，掺镱超快光纤激光器被广泛应用于工业精密加工，生物医学，国防航天，科学研究等领域。
[0003]为获得具有高峰值功率的脉冲又同时减小非线性累积，超快光纤激光系统一般采用啁啾脉冲放大(CPA)技术。由于受限于增益介质带宽和放大过程增益窄化的限制，光纤CPA系统输出的脉冲宽度通常大于200fs。非线性放大技术的提出成功突破上述增益窄化对脉冲宽度的制约，通过合理的控制非线性，系统可以很容易输出小于100fs的微焦量级超短脉冲。其中，非线性放大技术中的预啁啾管理放大(PCMA)技术结合大模场光纤技术成为了获得百瓦量级亚百飞秒超短脉冲的强有力手段。但是，目前的百瓦级PCMA系统一般都是基于一个数十兆赫兹重频、几十纳焦的CPA前端加棒状光纤功率放大的结构。上述CPA前端虽然可以做成全光纤化结构，但是依然包括展宽器、数级单模甚至多模的光纤预放大级以及其配套的泵浦光源和波分复用器、隔离器、合束器等，这种庞杂的光纤结构使得系统复杂度大大增加。另一方面，利用可直接输出更高平均功率和脉冲能量的Mamyshev振荡器替代CPA前端成为了一种降低PCMA系统复杂度的可行方法，但是Mamyshev振荡器难以自启动且本身结构复杂，因此并不是好的解决方法。
[0004]现有技术PCMA技术有如下缺点：
[0005]1、CPA前端或Mamyshev振荡器做前端，均包含众多光学器件，增加了整个系统的复杂度。
[0006]2、多级预放大结构的使用恶化了整个系统的稳定性。
技术实现思路
[0007]因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种结构简化的基于预啁啾管理技术的超短脉冲激光放大装置，此装置结合双通方式放大结构的高增益特性和棒状光纤功率放大级，利用结构简单的锁模光纤振荡器代替现有的CPA前端，可以直接将数十毫瓦的小信号激光高质量的放大到百瓦量级，此方法大大降低了整个系统结构的复杂性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，所述装置包括：飞秒激光振荡器模块、预啁啾管理模块、双通光纤放大器模块和脉冲压缩模块；其中：
[0009]所述飞秒激光振荡器模块的输出端与所述预啁啾管理模块的输入端相连，所述飞秒激光振荡器模块用于发射超短脉冲序列；
[0010]所述预啁啾管理模块的输出端与所述双通光纤放大器模块的输入端相连，所述预
啁啾管理模块用于调整输入脉冲的啁啾量；
[0011]所述双通光纤放大器模块的输出端与脉冲压缩模块的输入端相连，所述双通光纤放大器模块用于对预啁啾管理模块输出的脉冲进行两次通过式功率放大并利用非线性效应展宽脉冲对应的光谱；
[0012]所述脉冲压缩模块用于对从所述双通光纤放大器模块的输出端输出的脉冲进行色散补偿。
[0013]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述飞秒激光振荡器模块包括锁模光纤激光振荡器；和/或所述飞秒激光振荡器模块发射的超短脉冲序列中心波长范围为1μm～1.06μm，最优选为1.03μm；
[0014]优选地，所述锁模光纤激光振荡器的锁模方式选自以下一种或多种：半导体可饱和吸收镜，非线性偏振旋转，非线性光学环形镜；
[0015]更优选地，所述锁模光纤激光振荡器为基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器。
[0016]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述预啁啾管理模块包括色散调控器件；
[0017]优选地，所述色散调控器件为光栅对和/或棱镜对，更优选为光栅对。
[0018]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述预啁啾管理模块还包括第一平面反射镜、角向反射镜和光学隔离器；
[0019]其中，飞秒激光振荡器模块发射的超短脉冲序列无阻挡的射向所述色散调控器件，再经过角向反射镜折返并降低一定高度后再次透过色散调控器件，在第一平面反射镜上反射后透过光学隔离器输出预啁啾脉冲。
[0020]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述的双通光纤放大器模块包括依序排列的第二平面反射镜、第一偏振分束器、第一法拉第旋光器、第一半波片、第二偏振分束器、第一平凸透镜、棒状光子晶体增益光纤、第二平凸透镜、第三平面反射镜、第一双色镜、第二双色镜、第三平凸透镜、二极管泵浦激光源、第二法拉第旋光器和第四平面反射镜；
[0021]优选地，所述双通光纤放大器模块还包括放置在第二偏振分束器和第一平凸透镜之间的第二半波片和脉冲分离/合成器件。
[0022]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述棒状光子晶体增益光纤的纤芯直径40～100μm，优选为85μm；和/或
[0023]所述棒状光子晶体增益光纤的长度60～120cm，优选为80cm。
[0024]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述第一法拉第旋光器和第二法拉第旋光器的通光孔径相同；
[0025]优选地，所述第一法拉第旋光器和第二法拉第旋光器的通光孔径为2～5mm，优选为3mm。
[0026]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述脉冲分离/合成器件选自以下任一种：偏振分束棱镜加延迟线、双折射晶体；
[0027]优选地，所述脉冲分离/合成器件为双折射晶体，利用双折射晶体对不同偏振方向脉冲的群速度差异将脉冲在时间上分离与合成；
[0028]更优选地，所述双折射晶体选自以下一种或多种：方解石，钒酸钇、硼酸钡，优选为钒酸钇；
[0029]进一步优选地，所述双折射晶体的厚度范围为4～10mm。
[0030]根据本专利技术第一方面的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其中，所述脉冲压缩模块包括色散补偿器件；
[0031]优选地，所述色散补偿器件选自光栅对、棱镜对或啁啾镜；
[0032]更优选地，所述脉冲压缩模块包括第五平面反射镜、第一啁啾镜和第二啁啾镜。
[0033]本专利技术的第二方面提供了一种预啁啾管理激光脉冲放大系统，所述预啁啾管理激光脉冲放大系统包括如第一方面所述的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置。
[0034]本专利技术的提供了一种紧凑型预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，所述装置包括：飞秒激光振荡器模块、预啁啾管理模块、双通光纤放大器模块、脉冲压缩模块；
[0035]其中：
[0036]所述飞秒激光振荡器模块的输出端与所述预啁啾管理模块的输入端相连，所述飞秒激光振荡器模块用于发射一束超短脉冲序列；
[0037]所述预啁啾管理模块的输出端与所述双通光纤放大器模块的输入端相连，所述预啁啾管理模块由色散调控器件组成，用于调整输入脉冲的预啁啾量以优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其特征在于，所述装置包括：飞秒激光振荡器模块、预啁啾管理模块、双通光纤放大器模块和脉冲压缩模块；其中：所述飞秒激光振荡器模块的输出端与所述预啁啾管理模块的输入端相连，所述飞秒激光振荡器模块用于发射超短脉冲序列；所述预啁啾管理模块的输出端与所述双通光纤放大器模块的输入端相连，所述预啁啾管理模块用于调整输入脉冲的啁啾量；所述双通光纤放大器模块的输出端与脉冲压缩模块的输入端相连，所述双通光纤放大器模块用于对预啁啾管理模块输出的脉冲进行两次通过式功率放大并利用非线性效应展宽脉冲对应的光谱；所述脉冲压缩模块用于对从所述双通光纤放大器模块的输出端输出的脉冲进行色散补偿。2.根据权利要求1所述的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其特征在于，所述飞秒激光振荡器模块包括锁模光纤激光振荡器；和/或所述飞秒激光振荡器模块发射的超短脉冲序列中心波长范围为1μm～1.06μm，最优选为1.03μm；优选地，所述锁模光纤激光振荡器的锁模方式选自以下一种或多种：半导体可饱和吸收镜，非线性偏振旋转，非线性光学环形镜；更优选地，所述锁模光纤激光振荡器为基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器。3.根据权利要求1或2所述的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其特征在于，所述预啁啾管理模块包括色散调控器件；优选地，所述色散调控器件为光栅对和/或棱镜对，更优选为光栅对。4.根据权利要求3所述的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其特征在于，所述预啁啾管理模块还包括第一平面反射镜、角向反射镜和光学隔离器；其中，飞秒激光振荡器模块发射的超短脉冲序列无阻挡的射向所述色散调控器件，再经过角向反射镜折返并降低一定高度后再次透过色散调控器件，在第一平面反射镜上反射后透过光学隔离器输出预啁啾脉冲。5.根据权利要求1至4中任一项所述的预啁啾管理飞秒激光脉冲放大装置，其特征在于，所述的双通光纤放大器模块包括依序...
【专利技术属性】
技术研发人员：常国庆，张瑶，王军利，魏志义，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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