本发明专利技术提供了一种基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置、方法及系统，所述双向隔离环形激光放大装置包括：飞秒激光前端模块、脉冲隔离模块、脉冲分束与合成模块、脉冲放大与偏振过滤模块。本发明专利技术根据圆偏振放大的特性以及偏振分束器的分束能力，不仅可以完成双向通过相同偏振光、还可以起到一定的端帽反射或者其他反射的隔离效果。可以在特定情况下对激光系统起到一定保护作用的同时，可以大大提高系统的放大效率和脉冲能量。统的放大效率和脉冲能量。统的放大效率和脉冲能量。
【技术实现步骤摘要】
基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置、方法及系统
[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，具体涉及一种基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置、方法及系统。
技术介绍
[0002]光纤激光器相比其他种类的激光器比如固态激光器、二氧化碳激光器等来说，一般可以达到较高的平均功率、良好的散热性能、较高的电光转换效率、优异的光束质量、相对低廉的成本和相对较小的空间体积等优势，在基础科学、工业加工、生物医疗等领域得到越来越广泛的应用。尤其是掺镱光纤激光器更是高平均功率、大脉冲能量激光器的首选。
[0003]所以为了提高光纤激光器输出的平均功率和高增益，一般选择多通放大技术或者环形放大结构。
[0004]但是现有多通技术尤其双通放大技术与环形结构具有明显缺陷：
[0005]由于大功率激光多使用大模场光纤作为主放大级，大模场增益光纤经过双通后的输出端面角度一般较小，这样会在该端面发生一定的反射，又由于环形结构的双通系统本身增益较高，就会导致反向形成放大成分，该成分一方面会抢占主放大的增益，另一方面会导致系统整体放大效率和合成效率的大幅度下降，严重影响系统的输出参数。
技术实现思路
[0006]因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置、方法及系统，此装置可以抑制端面反射减少反方向放大的装置，且结构简单，可以使得相干合成系统的整体效率大大提升。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，所述双向隔离环形放大装置包括：飞秒激光前端模块、脉冲隔离模块、脉冲分束与合成模块、脉冲放大与偏振过滤模块；其中：
[0008]所述脉冲隔离模块的输入端与所述飞秒激光前端模块的输出端相连；所述脉冲分束与合成模块的输入端与所述脉冲隔离模块输出端相连；所述脉冲放大与偏振过滤模块的输入端和输出端与所述脉冲分束与合成模块的输出端和输入端相连；
[0009]优选地，所述飞秒激光前端模块用于输出超短脉冲序列；所述脉冲隔离模块用于隔离回光与分离合成后主次输出光；所述脉冲分束与合成模块用于脉冲的分束与合成；所述脉冲放大与偏振过滤模块用于脉冲的放大与过滤棒状光纤端帽反射的偏振。
[0010]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述飞秒激光前端模块为：光纤激光器或固态激光器，优选为掺镱光纤振荡器或掺镱光纤放大器，最优选为包括锁模激光振荡器的光纤激光振荡器；
[0011]优选地，锁模激光振荡器的光纤激光振荡器选自以下一种或多种：基于半导体可饱和吸收镜锁模的掺镱光纤振荡器、非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器、非线性光学环形镜锁模的掺镱光纤振荡器，最优选为基于半导体可饱和吸收镜锁模的掺镱光纤振荡
器。
[0012]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述飞秒激光前端模块输出的超短脉冲序列的平均功率为20～150mW，优选为20～100mW，更优选为40～50mW；和/或
[0013]所述飞秒激光前端模块中的振荡器发射的超短脉冲序列中心波长范围为1μm～1.06μm，最优选为1.04μm。
[0014]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述脉冲隔离模块包括：光学隔离器、第一偏振分束器、第一旋光器、第一半波片和第二偏振分束器；其中，
[0015]所述第一旋光器为法拉第旋光器。
[0016]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述脉冲分束与合成模块包括第二半波片和第三偏振分束器。
[0017]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述脉冲放大与偏振过滤模块包括：半波片、反射镜、四分之一波片、平凸透镜、增益光纤放大器、双色镜、二极管泵浦激光源和偏振分束器；
[0018]优选地，所述脉冲放大与偏振过滤模块包括至少两路的增益光纤放大器光路；和/或
[0019]优选地，利用所述四分之一波片不仅可以实现圆偏振放大，还可以过滤端帽的反射对系统造成的影响。
[0020]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述增益光纤放大器选自以下一种或多种：棒状光子晶体增益光纤、双包层增益光纤、盘状增益光纤，优选为棒状光子晶体增益光纤或双包层增益光纤，最优选为棒状光子晶体增益光纤；
[0021]优选地，所述棒状光子晶体增益光纤的纤芯直径为40～100μm，优选为60～90μm，最优选为85μm；和/或
[0022]优选地，所述棒状光子晶体增益光纤的长度为60～120cm，优选为70～100cm，最优选为80cm。
[0023]根据本专利技术第一方面的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其中，所述第一偏振分束器和/或第二偏振分束器选自以下一种或多种：偏振分束棱镜、薄膜偏振片、格兰
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汤姆森棱镜，优选为偏振分束棱镜或薄膜偏振片，最优选为薄膜偏振片，利用所述薄膜偏振片对不同偏振方向脉冲的反射率和透射率差异将脉冲在空间上分离。
[0024]本专利技术的第二方面提供了一种超快光纤激光放大方法，所述方法使用第一方面所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，并且，所述飞秒激光前端模块发射超短脉冲序列，所述超短脉冲序列经过所述脉冲隔离模块后发射出水平线偏振光，所述水平线偏振光经过所述脉冲分束与合成模块均匀分成竖直线偏振光和水平线偏振光；所述竖直线偏振光向上经过半波片后成为水平线偏振光，后经过所述脉冲放大与偏振过滤模块后成为放大的水平线偏振光，然后被第二个增益光纤放大器左端面反射后经过两次四分之一波片成为竖直线偏振光，经偏振隔离器过滤；所述水平线偏振光与所述竖直线偏振光的过程相反，产生放大的水平线偏振光后经过半波片转为竖直线偏振光进入脉冲分束与合成模块，另外经过第一个增益光纤放大器左端面反射后经过两次四分之一波片成为竖直线偏振光，经偏
振隔离器过滤；所述放大的水平线偏振光和所述放大的竖直线偏振光经过所述脉冲分束与合成模块合成线偏振光；所述线偏振光经过所述脉冲隔离模块产生合成光作为主输出线偏振光和未合成光作为次输出光。
[0025]本专利技术的第三方面提供了一种光纤激光系统，所述光纤激光系统包括至少两组如第一方面所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置。
[0026]基于上述装置，本专利技术提供了一种技术方案，为便于绘图与叙述，本专利技术使用两个放大器作为例子说明，不应理解为本专利技术只局限于两路、此结构和此实验方案。此方案如下：
[0027]基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，包括：飞秒激光前端模块、脉冲隔离模块、脉冲分束与合成模块、脉冲放大与偏振过滤模块；其中所述脉冲隔离模块的输入端与所述飞秒激光前端模块的输出端相连；所述脉冲分束与合成模块的输入端与所述脉冲隔离模块输出端相连；所述脉冲放大与偏振过滤模块的输入端和输出端与所述脉冲分束与合成模块的输出端和输入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于，所述双向隔离环形放大装置包括：飞秒激光前端模块、脉冲隔离模块、脉冲分束与合成模块、脉冲放大与偏振过滤模块；其中：所述脉冲隔离模块的输入端与所述飞秒激光前端模块的输出端相连；所述脉冲分束与合成模块的输入端与所述脉冲隔离模块输出端相连；所述脉冲放大与偏振过滤模块的输入端和输出端与所述脉冲分束与合成模块的输出端和输入端相连；优选地，所述飞秒激光前端模块用于输出超短脉冲序列；所述脉冲隔离模块用于隔离回光与分离合成后主次输出光；所述脉冲分束与合成模块用于脉冲的分束与合成；所述脉冲放大与偏振过滤模块用于脉冲的放大与过滤棒状光纤端帽反射的偏振。2.根据权利要求1所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于：所述飞秒激光前端模块为：光纤激光器、固态激光器，优选为掺镱光纤振荡器或掺镱光纤放大器，最优选为包括锁模激光振荡器的光纤激光振荡器；优选地，锁模激光振荡器的光纤激光振荡器选自以下一种或多种：基于半导体可饱和吸收镜锁模的掺镱光纤振荡器、非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器、非线性光学环形镜锁模的掺镱光纤振荡器，最优选为基于半导体可饱和吸收镜锁模的掺镱光纤振荡器。3.根据权利要求1或2所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于：所述飞秒激光前端模块输出的超短脉冲序列的平均功率为20～150mW，优选为20～100mW，更优选为40～50mW；和/或所述飞秒激光前端模块中的振荡器发射的超短脉冲序列中心波长范围为1μm～1.06μm，最优选为1.04μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于，所述脉冲隔离模块包括：光学隔离器、第一偏振分束器、第一旋光器、第一半波片和第二偏振分束器；其中，所述第一旋光器为法拉第旋光器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于：所述脉冲分束与合成模块包括第二半波片和第三偏振分束器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于圆偏振的双向隔离环形激光放大装置，其特征在于，所述脉冲放大与偏振过滤模块包括：半波片、反射镜、四分之一波片、平凸透镜、增益光纤放大器、双色镜、二极管泵浦激光源和偏振分束器；优选地，所述脉冲放大与偏振过滤模块包括至少两路的增益...
【专利技术属性】
技术研发人员：王井上，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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