可调增益放大器及其增益调节方法技术

本申请公开了一种可调增益放大器及其增益调节方法。其中，该放大器包括：泵浦光源，耦合器，第一偏振分束器，旋光器，第二偏振分束器，1/4波片，第一反射镜，第二反射镜，增益介质，第三反射镜以及第四反射镜，其中：第一偏振分束器和第二偏振分束器被配置为允许不同偏振态的光束透射输出，第一反射镜可被控制在第一位置和第二位置间移动，第四反射镜可被控制在第三位置和第四位置间移动，通过调整第一反射镜和/或第四反射镜的位置控制是否使光束垂直入射后原路返回，以改变光束在所述放大器中经过增益介质的次数，实现输出光束增益的调节。本申请解决了现有放大器可调性差的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
可调增益放大器及其增益调节方法


[0001]本申请涉及光学领域，具体而言，涉及一种可调增益放大器及其增益调节方法。

技术介绍

[0002]MOPA结构可以在种子光较弱时，赋予需要的参数例如脉宽、重频、线宽等，再通过后续放大器进行放大而不改变种子光的特性，从而得到参数符合要求，功率又高的激光器。许多种子源，例如超快种子源、增益开关种子源等，输出功率很低，因此要求放大器具有极高的增益。
[0003]MOPA方案大体分为光纤和固体两种。光纤方案具有增益高且结构紧凑的优点，但是受限于光纤的损伤阈值和非线性效应，难以实现高峰值功率输出。固体方案分为再生放大器和多通放大器两种。再生放大器结构复杂，价格昂贵。多通放大器的问题在于结构简单的增益低，增益高的结构复杂。但是他们都不能针对种子光的变化做出即时的调整。
[0004]针对上述现有放大器可调性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种可调增益放大器及其增益调节方法，以至少解决现有放大器可调性差的技术问题。
[0006]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种可调增益放大器，包括泵浦光源，耦合器，第一偏振分束器，旋光器，第二偏振分束器，1/4波片，第一反射镜，第二反射镜，增益介质，第三反射镜以及第四反射镜，其中：泵浦光源经由耦合器耦合入所述增益介质中；种子光对准第一偏振分束器的输入端并透射通过，第一偏振分束器的透射输出端对准旋光器的其中一端，第一偏振分束器的反射输出端对准所述放大器的第一输出端；旋光器用于调整种子光的偏振态，经调整的光束从旋光器的另外一端输出后对准第二偏振分束器的输入端并透射通过，第二偏振分束器的透射输出端对准1/4波片的其中一端，第二偏振分束器的反射输出端朝向第一反射镜，其中，第一反射镜可被控制在第一位置和第二位置间移动，移动第一反射镜至第一位置时，可使第二偏振分束器反射输出端输出的光束垂直入射至第一反射镜后原路返回，移动第一反射镜至第二位置时，可使第二偏振分束器的透射输出端对准所述放大器的第二输出端；1/4波片的另外一端对准第二反射镜，第二反射镜的位置被配置为使从该1/4波片的另外一端输出的光束非垂直的入射，使反射后的光束入射至增益介质，经过增益介质放大后的光束对准第三反射镜，其中第三反射镜的位置被配置为使经增益介质放大后的光束非垂直的入射，使反射后的光束再次经过增益介质；经第三反射镜反射后再次经过增益介质的光束对准第四反射镜，其中第四反射镜可被控制在第三位置和第四位置间移动，移动第四反射镜至第三位置时，可使光束垂直入射至第四反射镜后原路返回，移动第四反射镜至第四位置时，可使光束对准所述放大器的第三输出端；其中，所述第一输出端、第二输出端、第三输出端输出光束的放大增益不同，通过移动第一反射镜和/或第四反射镜，使光束从第一输出端、第二输出端、第三输出端中的任一个输出，实现光束增益的调
节。
[0007]根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种可调增益放大器，包括：泵浦光源，耦合器，第一偏振分束器，旋光器，第二偏振分束器，1/4波片，第一反射镜，第二反射镜，增益介质，第三反射镜以及第四反射镜，其中：第一偏振分束器和第二偏振分束器被配置为允许不同偏振态的光束透射输出，第一反射镜可被控制在第一位置和第二位置间移动，第四反射镜可被控制在第三位置和第四位置间移动；泵浦光源经由耦合器耦合入所述增益介质中；被调制为第一偏振态的种子光经第一偏振分束器的输入端输入，并被允许从透射输出端输出，入射至旋光器后被改变为第二偏振态的光束，第二偏振态的光束经第二偏振分束器的输入端输入并被允许从透射输出端输出，入射至1/4波片后被改变为第三偏振态的光束，第三偏振态的光束非垂直入射至第二反射镜后反射入增益介质进行功率放大，经放大的第三偏振态光束非垂直入射至第三反射镜后再次经过增益介质进行二次放大，当第四反射镜被移动至第四位置时，二次放大的第三偏振态光束从所述放大器的第三输出端输出；当第四反射镜被移动至第三位置时，二次放大的第三偏振态光束垂直入射至第四反射镜后原路返回，经过增益介质进行三次放大后非垂直入射至第三反射镜并再次经过增益介质进行四次放大，四次放大的第三偏振态光束非垂直入射至第二反射镜，被反射至1/4波片后被改变为四次放大的第四偏振态光束，四次放大的第四偏振态光束经第二偏振分束器的透射输出端输入，并被允许从反射输出端输出，当第一反射镜被移动至第二位置时，四次放大的第四偏振态光束从所述放大器的第二输出端输出；当第一反射镜被移动至第一位置时，四次放大的第四偏振态光束垂直入射至第一反射镜后原路返回，经第二偏振分束器的反射输出端输入后被允许从透射输出端输出，入射至1/4波片后输出四次放大的第五偏振态光束，被改变为第三偏振态的光束，经过一次第二反射镜和两次增益介质后输出六次放大的第五偏振态光束，六次放大的第五偏振态光束垂直入射至处于第三位置的第四反射镜后原路返回，经过两次增益介质和一次第二反射镜后输出八次放大的第五偏振态光束，八次放大的第五偏振态光束原路返回至1/4波片后被改变为八次放大的第二偏振态光束，八次放大的第二偏振态光束经第二偏振分束器的透射输出端输入并被允许从输入端输出，八次放大的第二偏振态光束入射至旋光器后，被改变为八次放大的第六偏振态光束，经第一偏振分束器的透射输出端输入，被允许从反射输出端输出后，从所述放大器的第一输出端输出。
[0008]根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种放大器增益调节方法，包括：接收功率监测信号，其中所述功率监测信号中包含当前种子光的功率值；判断当前种子光的功率值是否小于阈值；若是，则发出控制信号以移动第一反射镜和/或第四反射镜的位置，通过调整第一反射镜和/或第四反射镜的位置控制是否使光束垂直入射后原路返回，以改变光束在所述放大器中经过增益介质的次数，实现输出光束增益的调节。
[0009]在上述任一实施例的基础上，第一反射镜和第四反射镜的移动方式包括如下任意一种：第一反射镜可被带动以在第一位置和第二位置间平行移动，其中第一位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第二位置不阻挡光路，光束垂直入射通路对准放大器的第二输出端；和/或第四反射镜可被带动以在第三位置和第四位置间平行移动，其中第三位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第四位置不阻挡光路，光束垂直入射通路对准放大器的第三输出端；和/或第一反射镜可被带动以在第一位置和第二位置间旋转移动，其中
第一位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第二位置阻挡光路并使光束非垂直入射和反射，反射通路对准放大器的第二输出端；和/或第四反射镜可被带动以在第三位置和第四位置间旋转移动，其中第三位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第四位置阻挡光路并使光束非垂直入射和反射，反射通路对准放大器的第三输出端。
[0010]在上述任一实施例的基础上，所述放大器还包括：功率计，控制器，第一反射镜移动装置以及第四反射镜移动装置；功率计通过分束器连接于所述种子光输入端，用于监测种子光的功率，并生成功率监测信号发送至控制器；控制器分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调增益放大器，其特征在于：包括泵浦光源，耦合器，第一偏振分束器，旋光器，第二偏振分束器，1/4波片，第一反射镜，第二反射镜，增益介质，第三反射镜以及第四反射镜，其中：泵浦光源经由耦合器耦合入所述增益介质中；种子光对准第一偏振分束器的输入端并透射通过，第一偏振分束器的透射输出端对准旋光器的其中一端，第一偏振分束器的反射输出端对准所述放大器的第一输出端；旋光器用于调整种子光的偏振态，经调整的光束从旋光器的另外一端输出后对准第二偏振分束器的输入端并透射通过，第二偏振分束器的透射输出端对准1/4波片的其中一端，第二偏振分束器的反射输出端朝向第一反射镜，其中，第一反射镜可被控制在第一位置和第二位置间移动，移动第一反射镜至第一位置时，可使第二偏振分束器反射输出端输出的光束垂直入射至第一反射镜后原路返回，移动第一反射镜至第二位置时，可使第二偏振分束器的透射输出端对准所述放大器的第二输出端；1/4波片的另外一端对准第二反射镜，第二反射镜的位置被配置为使从该1/4波片的另外一端输出的光束非垂直的入射，使反射后的光束入射至增益介质，经过增益介质放大后的光束对准第三反射镜，其中第三反射镜的位置被配置为使经增益介质放大后的光束非垂直的入射，使反射后的光束再次经过增益介质；经第三反射镜反射后再次经过增益介质的光束对准第四反射镜，其中第四反射镜可被控制在第三位置和第四位置间移动，移动第四反射镜至第三位置时，可使光束垂直入射至第四反射镜后原路返回，移动第四反射镜至第四位置时，可使光束对准所述放大器的第三输出端；其中，所述第一输出端、第二输出端、第三输出端输出光束的放大增益不同，通过移动第一反射镜和/或第四反射镜，使光束从第一输出端、第二输出端、第三输出端中的任一个输出，实现光束增益的调节。2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，第一反射镜和第四反射镜的移动方式包括如下任意一种：第一反射镜可被带动以在第一位置和第二位置间平行移动，其中第一位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第二位置不阻挡光路，光束垂直入射通路对准放大器的第二输出端；和/或第四反射镜可被带动以在第三位置和第四位置间平行移动，其中第三位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第四位置不阻挡光路，光束垂直入射通路对准放大器的第三输出端；和/或第一反射镜可被带动以在第一位置和第二位置间旋转移动，其中第一位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第二位置阻挡光路并使光束非垂直入射和反射，反射通路对准放大器的第二输出端；和/或第四反射镜可被带动以在第三位置和第四位置间旋转移动，其中第三位置阻挡光路并使入射光束垂直入射和反射，第四位置阻挡光路并使光束非垂直入射和反射，反射通路对准放大器的第三输出端。3.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述放大器还包括：功率计，控制器，第一反射镜移动装置以及第四反射镜移动装置；
功率计通过分束器连接于所述种子光输入端，用于监测种子光的功率，并生成功率监测信号发送至控制器；控制器分别与功率计、第一反射镜移动装置以及第四反射镜移动装置电连接，用于接收功率监测信号，并根据功率监测信号向第一反射镜移动装置和/或第四反射镜移动装置发出移动控制信号，以控制第一反射镜在第一位置和第二位置间移动，控制第四反射镜在第三位置和第四位置间移动。4.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于，所述控制器被配置为：接收功率监测信号，确定当前种子光的功率值；判断当前种子光的功率值与第一阈值、第二阈值的关系，其中第一阈值大于第二阈值；若当前种子光的功率值大于第一阈值，则向第四反射镜移动装置发出移动控制信号，使第四反射镜移动至第四位置，以使光束从第三输出端输出；若当前种子光的功率值在第一阈值和第二阈值之间，则向第一反射镜移动装置和第四反射镜移动装置发出移动控制信号，使第四反射镜移动至第三位置，第一反射镜移动至第二位置，以使光束从第二输出端输出；若当前种子光的功率值小于第二阈值，则向第一反射镜移动装置和第四反射镜移动装置发出移动控制信号，使第四反射镜移动至第三位置，第一反射镜移动至第一位置，以使光束从第一输出端输出。5.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，在所述放大器中，当第四反射镜移动至第四位置时，被调制为第一偏振态的种子光经第一偏振分束器的输入端输入，并被允许从透射输出端输出，入射至旋光器后被改变为第二偏振态的光束，第二偏振态的光束经第二偏振分束器的输入端输入并被允许从透射输出端输出，入射至1/4波片后被改变为第三偏振态的光束，第三偏振态的光束非垂直入射至第二反射镜后反射入增益介质进行功率放大，经放大的第三偏振态光束非垂直入射至第三反射镜后再次经过增益介质进行二次放大，二次放大的第三偏振态光束从所述放大器的第三输出端输出；当第四反射镜移动至第三位置，第一反射镜移动至第二位置时，二次放大的第三偏振态光束垂直入射至第四反射镜后原路返回，经过增益介质进行三次放大后非垂直入射至第三反射镜并再次经过增益介质进行四次放大，四次放大的第三偏振态光束非垂直入射至第二反射镜，被反射至1/4波片后被改变为四次放大的第四偏振态光束，四次放大的第四偏振态光束经第二偏振分束器的透射输出端输入，并被允许从反射输出端输出，四次放大的第四偏振态光束从所述放大器的第二输出端输出；当第四反射镜移动至第三位置，第一反射镜移动至第一位置时，四次放大的第四偏振态光束垂直入射至第一反射镜后原路返回，经第二偏振分束器的反射输出端输入后被允许从透射输出端输出，入射至1/4波...

【专利技术属性】
技术研发人员：师红星，夏楠，
申请(专利权)人：苏州国顺激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：