本发明专利技术公开了一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其中，超短脉冲激光器包括种子源、输入耦合器、Mamyshev振荡器、输出耦合器以及簇式脉冲产生器；所述种子源，用于输出高重复频率的飞秒脉冲序列；所述簇式脉冲产生器，用于将所述飞秒脉冲序列切分为第一簇式脉冲序列；所述输入耦合器，用于将所述第一簇式脉冲序列耦合至所述Mamyshev振荡器；所述Mamyshev振荡器，用于过滤和放大所述第一簇式脉冲序列，获得第二簇式脉冲序列；所述输出耦合器，用于将所述第二簇式脉冲序列耦合至输出端输出。本发明专利技术的目的在于提供一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器，解决现有超短脉冲激光器结构复杂和能量利用率低的问题。问题。问题。
【技术实现步骤摘要】
一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器
[0001]本专利技术涉及脉冲激光器
，尤其涉及一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器。
技术介绍
[0002]现阶段，具有高重复频率和高单脉冲能量的超短脉冲激光器已经成为精密加工、天文探测等前沿领域的基本工具。特别的，在材料的超精细加工领域，基于高功率和高重复频率的超快激光器，能在极短的时间内将能量快速准确地集中在作用区域，实现材料的非热熔性处理，该项技术已成为包括航空航天装备制造在内的高端制造业的未来重要发展方向。
[0003]当前，利用半导体激光抽运的全固态激光器是获得高能量和高重复频率超短脉冲最有效的技术，但是由于激光器增益介质严重的热效应，会导致泵浦效率下降以及光束质量劣化等现象，为了实现高能量脉冲的稳定输出，因此需要加入高规格的制冷系统，从而增加了结构的复杂性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种簇式脉冲产生器及高功率窄脉宽超短脉冲激光器，解决现有的超短脉冲激光器因需要加入制冷系统，导致光路或系统结构复杂的问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]在本申请实施例的一个方面中，提供了一种簇式脉冲产生器，包括：
[0007]分光片，用于将输入光信号分束成触发光信号和被调制光信号，所述输入光信号为具有重复频率的脉冲序列；
[0008]光电探测器，用于探测所述输入光信号的重复频率；
[0009]FPGA，用于根据触发信号输出方波信号，所述触发信号为所述重复频率；
[0010]驱动频率源，用于根据所述方波信号产生正弦驱动信号；
[0011]声光调制器，用于响应所述正弦驱动信号，控制所述被调制光信号通过所述声光调制器的通断过程，得到簇式脉冲序列。
[0012]现阶段，产生高能量的簇式脉冲序列最常用的办法之一就是通过调制选取脉冲法或脉冲泵浦调Q法结合主振功率放大技术(MOPA)来实现，该方案的缺点在于MOPA结构需要配置多个激光放大级，导致系统体积庞大。基于此，本申请实施例提供了一种簇式脉冲产生器，相比于现有的簇式脉冲序列获取装置，本申请的簇式脉冲产生器不需要配置多个激光放大级，直接通过获取输入光信号的脉冲重复频率并以该脉冲重复频率驱动单片机工作即可，降低了簇式脉冲序列获取装置的结构复杂度。
[0013]优选地，还包括功率放大器，所述功率放大器用于放大所述正弦驱动信号，并将放大后的所述正弦驱动信号传输至所述声光调制器。
[0014]在本申请实施例的另一个方面中，提供了一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，包
括种子源、输入耦合器、Mamyshev振荡器、输出耦合器以及如上所述的一种簇式脉冲产生器；
[0015]所述种子源，用于输出高重复频率的飞秒脉冲序列；
[0016]所述簇式脉冲产生器，用于将所述飞秒脉冲序列切分为第一簇式脉冲序列；
[0017]所述输入耦合器，用于将所述第一簇式脉冲序列耦合至所述Mamyshev振荡器；
[0018]所述Mamyshev振荡器，用于放大所述第一簇式脉冲序列，获得第二簇式脉冲序列；
[0019]所述输出耦合器，用于将所述第二簇式脉冲序列耦合至输出端输出。
[0020]当前，利用半导体激光抽运的全固态激光器是获得高能量和高重复频率超短脉冲最有效的技术，但是由于激光器增益介质严重的热效应，会导致泵浦效率下降以及光束质量劣化等现象，为了实现高能量脉冲的稳定输出，因此需要加入高规格的制冷系统，从而增加了结构的复杂性。基于此，本申请实施例提供了一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，通过将簇式脉冲产生技术与Mamyshev振荡器结合，将种子源产生的高重复频率的飞秒脉冲经过簇式脉冲产生器产生簇式脉冲，并作为Mamyshev振荡器的种子脉冲，使得Mamyshev振荡器工作在簇式脉冲模式下，从而来获得光束质量优良的高重复频率高能量脉冲序列。具体地，由于簇式脉冲产生技术的抽运脉冲占空比相对较低，能够减弱增益内部晶体热效应造成的负面影响，因此不需要在光路或系统中增设制冷系统，从而降低系统的复杂度。
[0021]优选地，所述种子源为基于非线性放大环形镜构成的高重频种子源。
[0022]优选地，所述种子源包括泵浦源、波分复用光纤准直器、光纤环、光纤准直器以及π/2非互易性相移器；
[0023]所述波分复用光纤准直器的输出端与所述π/2非互易性相移器的第一输入端连接，所述波分复用光纤准直器的输入端连接于所述泵浦源的输出端和所述光纤环的输入端，所述光纤环的输出端与所述光纤准直器的输入端连接，所述光纤准直器的输出端与所述π/2非互易性相移器的第二输入端连接，所述π/2非互易性相移器的输出端与所述簇式脉冲产生器的输入端连接。
[0024]优选地，所述π/2非互易性相移器包括第一偏振分束器、法拉第旋光镜、八分之一波片、第二偏振分束器以及第一反射镜；
[0025]所述第一偏振分束器的第一输入端与所述波分复用光纤准直器的输出端连接，所述第一偏振分束器的第二输入端与所述光纤准直器的输出端连接，所述第一偏振分束器的输出端与所述法拉第旋光镜的输入端连接，所述法拉第旋光镜的输出端与所述八分之一波片的输入端连接，所述八分之一波片的输出端与所述第二偏振分束器的第一输入端连接，所述第二偏振分束器的第二输入端与所述第一反射镜连接，所述第二偏振分束器的输出端与所述簇式脉冲产生器的输入端连接。
[0026]优选地，所述Mamyshev振荡器包括首尾依次连接的一级放大器、一级滤波器、二级放大器和二级滤波器，所述一级放大器设置为第一增益光纤，所述二级放大器设置为第二增益光纤，且所述第一增益光纤的纤芯直径大于所述第二增益光纤的纤芯直径。
[0027]优选地，所述一级滤波器设置为第一反射光栅，所述二级滤波器设置为第二反射光栅，且所述第一反射光栅的光栅常数与所述第二反射光栅的光栅常数不同。
[0028]优选地，所述输出耦合器包括第三偏振分束器、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及透射光栅组，且透射光栅组包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输
出端；
[0029]其中，第三偏振分束器的第一输入端与一级过滤器的输出端连接，第三偏振分束器的第二输入端与二级放大器的输入端连接，第三偏振分束器的输出端与透射光栅组的第一输入端连接，透射光栅组的第一输出端和透射光栅组的第二输入端均与第二反射镜连接，第三反射镜连接于透射光栅组的第二输出端和第四反射镜。
[0030]优选地，所述透射光栅组包括第一透射光栅和第二透射光栅，所述第一透射光栅和所述第二透射光栅平行设置。
[0031]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0032](1)由于簇式脉冲产生技术的抽运脉冲占空比相对较低，能够减弱增益内部晶体热效应造成的负面影响，因此不需要在光路或系统中增设制冷系统，有效的降低了系统的复杂度；
[0033](2)相比于现有的簇式脉冲序列获取装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种簇式脉冲产生器，其特征在于，包括：分光片(1)，用于将输入光信号分束成触发光信号和被调制光信号，所述输入光信号为具有重复频率的脉冲序列；光电探测器(2)，用于探测所述输入光信号的重复频率；FPGA(3)，用于根据触发信号输出方波信号，所述触发信号为所述重复频率；驱动频率源(4)，用于根据所述方波信号产生正弦驱动信号；声光调制器(5)，用于响应所述正弦驱动信号，控制所述被调制光信号通过所述声光调制器(5)的通断过程，得到簇式脉冲序列。2.根据权利要求1所述的一种簇式脉冲产生器，其特征在于，还包括功率放大器(6)，所述功率放大器(6)用于放大所述正弦驱动信号，并将放大后的所述正弦驱动信号传输至所述声光调制器(5)。3.一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其特征在于，包括种子源(7)、输入耦合器(9)、Mamyshev振荡器(10)、输出耦合器(11)以及如权利要求1所述的簇式脉冲产生器；所述种子源(7)，用于输出高重复频率的飞秒脉冲序列；所述簇式脉冲产生器(8)，用于将所述飞秒脉冲序列切分为第一簇式脉冲序列；所述输入耦合器(9)，用于将所述第一簇式脉冲序列耦合至所述Mamyshev振荡器(10)；所述Mamyshev振荡器(10)，用于放大所述第一簇式脉冲序列，获得第二簇式脉冲序列；所述输出耦合器(11)，用于将所述第二簇式脉冲序列耦合至输出端输出。4.根据权利要求3所述的一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其特征在于，所述种子源(7)为基于非线性放大环形镜构成的高重频种子源(7)。5.根据权利要求4所述的一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其特征在于，所述种子源(7)包括泵浦源(12)、波分复用光纤准直器(13)、光纤环(14)、光纤准直器(15)以及π/2非互易性相移器；所述波分复用光纤准直器(13)的输出端与所述π/2非互易性相移器的第一输入端连接，所述波分复用光纤准直器(13)的输入端连接于所述泵浦源(12)的输出端和所述光纤环(14)的输入端，所述光纤环(14)的输出端与所述光纤准直器(15)的输入端连接，所述光纤准直器(15)的输出端与所述π/2非互易性相移器的第二输入端连接，所述π/2非互易性相移器的输出端与所述簇式脉冲产生器(8)的输入端连接。6.根据权利要求5所述的一种高功率窄脉宽超短脉冲激光器，其特征在于，所述π/2非互易性相移器包括第一偏振分束器(16)、法拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明列，王凯，
申请(专利权)人：天津大学四川创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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