色散控制装置、方法以及飞秒脉冲光纤激光器制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种色散控制装置、方法以及飞秒脉冲光纤激光器。该装置应用于光纤传输过程中，其中一段光纤上设置有光栅，装置包括弹性元件，多个第一电机和多个推杆，其中设置有光栅的光纤段固定于弹性元件的第一面；每个推杆的一端连接第一电机，另一端沿着光纤段的方向分散固定于弹性元件的第二面，在电机带动下通过与弹性元件的固定面垂直的直线伸缩运动，带动所固定的弹性元件的局部区域产生弹性形变；弹性元件产生弹性形变时，同步带动所固定的光纤段的局部区域产生弯曲，使得不同波长的激光脉冲在光栅中的反射位置发生偏移，从而改变光栅的色散特性，实现对光纤中传输的激光脉冲的色散控制。本发明专利技术解决了现有激光器色散调节不便的技术问题。便的技术问题。便的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
色散控制装置、方法以及飞秒脉冲光纤激光器


[0001]本专利技术涉及激光器领域，具体而言，涉及一种色散控制装置、方法以及飞秒脉冲光纤激光器。

技术介绍

[0002]近年来，随着超短脉冲技术的蓬勃发展，飞秒激光已广泛应用在激光加工、医疗、科研等研究领域。光纤飞秒激光器具有结构紧凑、散热性能良好、长期稳定性较高和抽运效率高等特点，是当今超短脉冲激光器领域的研究热点之一。
[0003]在光纤激光器中，获得飞秒的主要方式是采用啁啾脉冲放大技术，其中采用脉冲展宽、放大压缩获得飞秒脉冲，展宽和压缩过程主要利用器件的群速度色散(GVD)，即主要采用二阶色散对脉冲进行展宽和压缩。由于光纤存在三阶色散，在展宽、放大和压缩过程中引入非必要的三阶色散，光纤中的三阶非线性效应会引起脉冲形状发生严重畸变和变宽，高功率CPA系统中累积的非线性相移通常要小于1才能使输出的脉冲不会受到明显的扰动和展宽，这也限制了光纤CPA系统的输出功率。
[0004]为了获得高能量飞秒脉冲输出，三阶色散补偿技术获得广泛关注，利用引入的三阶色散补偿放大过程中产生的正三阶色散，从而减少非线性效应对脉冲传输的不利影响是飞秒光纤CPA系统中获得高质量的高能量脉冲的有效方法。目前最常用的三阶负色散器件为负三阶色散啁啾光纤光栅，但该器件主要为国外进口器件，国内无法自主生产研发三阶负色散啁啾光栅，而且每个光栅刻写后只能固定为一种色散特性，无法灵活调节。
[0005]综上所述，现有激光器色散调节不便，成本高昂且灵活性差。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种色散控制装置、方法以及飞秒脉冲光纤激光器，以至少解决现有激光器色散调节不便的技术问题。
[0007]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种色散控制装置，应用于光纤传输过程中，其中一段光纤上设置有光栅，光纤中传输的不同波长的激光脉冲在所述光栅的不同位置处反射，所述装置包括弹性元件，多个第一电机以及与第一电机相同数量的多个推杆，其中：设置有光栅的光纤段固定于所述弹性元件的第一面；每个推杆的一端连接一第一电机，另一端沿着所述光纤段的方向分散固定于所述弹性元件的第二面，用于将第一电机工作时产生的旋转运动转化为与所述弹性元件的固定面垂直的直线伸缩运动，通过所述直线伸缩运动带动所固定的弹性元件的局部区域产生弹性形变；弹性元件产生弹性形变时，同步带动所固定的光纤段的局部区域产生弯曲，使得不同波长的激光脉冲在所述光栅中的反射位置发生偏移，从而改变所述光栅的色散特性，实现对光纤中传输的激光脉冲的色散控制。
[0008]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种色散控制方法，应用于光纤传输过程中，其中一段光纤上设置有光栅，光纤中传输的不同波长的激光脉冲在所述光栅的不同
位置处反射，设置有光栅的光纤段固定于弹性元件的第一面，每个推杆的一端连接一第一电机，另一端沿着所述光纤段的方向分散固定于所述弹性元件的第二面，控制器同时与每一第一电机电连接；所述方法包括：确定每一第一电机与所述光栅的反射波长值之间的对应关系；根据要调节色散值的波长值或波长段，确定对应的第一电机以及对应的推杆的伸缩状态；通过所述控制器向对应的第一电机发出控制信号，控制第一电机正向或逆向旋转；第一电机对应的推杆将第一电机工作时产生的旋转运动转化为与所述弹性元件的固定面垂直的直线伸缩运动，通过所述直线伸缩运动带动所固定的弹性元件的局部区域产生弹性形变；弹性元件产生弹性形变时，同步带动所固定的光纤段的局部区域产生弯曲，使得不同波长的激光脉冲在所述光栅中的反射位置发生偏移，从而改变所述光栅的色散特性，实现对光纤中传输的激光脉冲的色散控制。
[0009]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种飞秒脉冲光纤激光器，所述激光器包括激光振荡腔，脉冲展宽器，脉冲放大器，脉冲压缩器以及色散控制装置，其中，激光振荡腔，被配置为生成并输出激光脉冲；脉冲展宽器，被配置为利用群速度色散对输出的激光脉冲的光谱进行展宽；脉冲放大器，被配置为对展宽的激光脉冲的能量进行放大，输出高能量激光脉冲；脉冲压缩器，被配置为对高能量激光脉冲进行压缩，获得高能量飞秒脉冲；色散控制装置，采用如前述任一实施例所述的装置，对所述高能量飞秒脉冲的三阶色散特性进行调节。
[0010]在上述任一实施例中，所述光栅为啁啾光栅，具有从第一波长到第二波长的反射谱宽，多个推杆在所述光纤段的长度范围内等间距排布并固定于所述弹性元件的第二面，其中，每个推杆根据其所固定的位置分别对应一反射波长值，所对应的反射波长值可根据所述第一波长、第二波长以及推杆的固定位置予以确定。
[0011]在上述任一实施例中，所述啁啾光栅为均匀刻写的光栅，所述啁啾光栅未在弹性元件的带动下产生弯曲时，所述光栅的三阶色散特性为零，所述啁啾光栅在弹性元件的带动下产生弯曲时，所述光栅的三阶色散特性被调整为正或者为负，实现激光脉冲的三阶色散调谐功能。
[0012]在上述任一实施例中，所述装置还包括：多个控制按键，每个控制按键与每一第一电机电连接，通过按键控制每一第一电机的正转和反转来控制对应每一推杆的伸长和缩短；和/或；所述装置还包括：控制器，所述控制器同时与每一第一电机电连接，通过生成控制信号来控制每一第一电机的正转和反转来控制对应每一推杆的伸长和缩短。
[0013]在上述任一实施例中，所述控制器被配置为：根据所述光栅的反射谱宽以及第一电机对应推杆的固定位置，建立每一第一电机与反射波长值之间的对应关系表；根据所述光纤中传输的激光脉冲的色散特性，确定要调节色散值的波长值或波长段；根据要调节色散值的波长值或波长段，确定对应的第一电机以及对应的推杆的伸缩量；向对应的第一电机发出控制信号，控制第一电机旋转以将对应推杆的实际伸缩状态调整为对应的所述伸缩量。
[0014]在上述任一实施例中，所述多个第一电机分别固定于同一底座上，或者，所述装置还包括多个第二电机和滑轨，所述滑轨与设置有光栅的光纤段平行布置，所述第一电机中的部分或者全部分别固定于一对应的第二电机上，所述多个第二电机可被控制沿所述滑轨滑动。
[0015]在上述任一实施例中，当控制任一所述第一电机旋转，使推杆产生直线伸长运动时，带动所固定的弹性元件的局部区域朝向所述第一面形变，所述弹性元件同时带动局部区域对应的光纤段产生拉伸，以将所述光栅的三阶色散特性向负向调节；当控制任一所述第一电机旋转，使推杆产生直线收缩运动、带动所固定的弹性元件的局部区域背离所述第一面形变的同时，控制所述第一电机周边其他第一电机对应固定的第二电机平移以朝向所述第一电机聚集，所述弹性元件同时带动局部区域对应的光纤段产生压缩，以将所述光栅的三阶色散特性向正向调节。
[0016]在上述任一实施例中，所述弹性元件为长条形弹性片状物，设置有光栅的光纤段固定于所述弹性片状物的上表面，多个推杆分散固定于所述弹性片状物的下表面；或者，所述弹性元件为长条形弹性管状物，设置有光栅的光纤段固定于所述长条形弹性管状物的内表面，多个推杆分散固定于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种色散控制装置，其特征在于，应用于光纤传输过程中，其中一段光纤上设置有光栅，光纤中传输的不同波长的激光脉冲在所述光栅的不同位置处反射，所述装置包括弹性元件，多个第一电机以及与第一电机相同数量的多个推杆，其中：设置有光栅的光纤段固定于所述弹性元件的第一面；每个推杆的一端连接一第一电机，另一端沿着所述光纤段的方向分散固定于所述弹性元件的第二面，用于将第一电机工作时产生的旋转运动转化为与所述弹性元件的固定面垂直的直线伸缩运动，通过所述直线伸缩运动带动所固定的弹性元件的局部区域产生弹性形变；弹性元件产生弹性形变时，同步带动所固定的光纤段的局部区域产生弯曲，使得不同波长的激光脉冲在所述光栅中的反射位置发生偏移，从而改变所述光栅的色散特性，实现对光纤中传输的激光脉冲的色散控制。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光栅为啁啾光栅，具有从第一波长到第二波长的反射谱宽，多个推杆在所述光纤段的长度范围内等间距排布并固定于所述弹性元件的第二面，其中，每个推杆根据其所固定的位置分别对应一反射波长值，所对应的反射波长值可根据所述第一波长、第二波长以及推杆的固定位置予以确定。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述啁啾光栅为均匀刻写的光栅，所述啁啾光栅未在弹性元件的带动下产生弯曲时，所述光栅的三阶色散特性为零，所述啁啾光栅在弹性元件的带动下产生弯曲时，所述光栅的三阶色散特性被调整为正或者为负，实现激光脉冲的三阶色散调谐功能。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：多个控制按键，每个控制按键与每一第一电机电连接，通过按键控制每一第一电机的正转和反转来控制对应每一推杆的伸长和缩短；和/或；所述装置还包括：控制器，所述控制器同时与每一第一电机电连接，通过生成控制信号来控制每一第一电机的正转和反转来控制对应每一推杆的伸长和缩短。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器被配置为：根据所述光栅的反射谱宽以及第一电机对应推杆的固定位置，建立每一第一电机与反射波长值之间的对应关系表；根据所述光纤中传输的激光脉冲的色散特性，确定要调节色散值的波长值或波长段；根据要调节色散值的波长值或波长段，确定对应的第一电机以及对应的推杆的伸缩量；向对应的第一电机发出控制信号，控制第一电机旋转以将对应推杆的实际伸缩状态调整为对应的所述伸缩量。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个第一电机分别固定于同一底座上，或者，所述装置还包括多个第二电机和滑轨，所述滑轨与设置有光栅的光纤段平行布置，所述第一电机中的部分或者全部分别固定于一对应的第二电机上，所述多个第二电机可被控制沿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：师红星，
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：