一种啁啾脉冲放大系统技术方案

本发明专利技术涉及飞秒激光应用技术领域，具体涉及一种啁啾脉冲放大系统，包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、第一Yb

【技术实现步骤摘要】
一种啁啾脉冲放大系统


[0001]本专利技术涉及飞秒激光应用
，具体涉及一种啁啾脉冲放大系统。

技术介绍

[0002]自从1990年的第一台自锁模掺钛蓝宝石激光器被报道以来，超短脉冲激光不断发展，因其独特的性质被广泛地应用在成像和生物医学领域、精密加工科学领域、电子领域以及高能物理研究领域等许多行业中。特别地，在诸如材料科学和精密微纳加工等先进装备制造领域，飞秒激光在也扮演了重要的角色。因其作用时间短、峰值功率极高，与物质相互作用的机理跟其它种类激光器有根本区别，属于激光“冷加工”，对激光化学、精密微纳加工等行业产生了颠覆性的影响。飞秒激光对样品的切割口细腻光滑，适合微细尺寸样品的加工，被认为是未来精细加工工业的重要手段高功率，商业化的飞秒激光加工系统已被用来进行各种商标制作或者薄尺寸样品的切割。
[0003]随着半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器性能得到不断提升，在工业应用领域也表现出强大的市场竞争力。因其成本最低、可靠性最高、便于批量化生产、寿命长等特点，使得光纤激光器对传统气体激光器和固体激光器市场产生较强冲击。以工业为代表的这些领域对超快激光器在不同环境下，运转的稳定性提出了更高的要求，而工业级超快激光器放大系统的稳定性和可靠性始终没有得到很好的解决。
[0004]光纤结构的飞秒放大器，利用光纤来设计可以做到成本最低且稳定性、可靠性可生产性最高，但是需要克服光纤自身的结构特性，当高功率的超短脉冲在光纤中传播时，极高的峰值功率必然会激起诸多的非线性效应，导致脉冲波形畸变。所以在光纤结构的超短脉冲系统中，要实现高能量大功率的飞秒激光输出，就需要合理的控制系统的非线性，并进行有效的色散管理。为了降低系统的非线性积累，通常采用啁啾脉冲放大(CPA)系统。对于高峰值功率光纤放大技术，常规脉冲光纤激光器采用前向或后向的放大技术，峰值功率低。

技术实现思路

[0005]为解决以上问题，本专利技术提供了一种啁啾脉冲放大系统，包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、第一Yb
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增益光纤、环形器、展宽器、第二泵浦激光器、第二波分复用器、第二Yb
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增益光纤、声光调制器、第一光纤隔离器、第三泵浦激光器、第三波分复用器、第三Yb
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增益光纤、第二光纤隔离器、第四泵浦激光器、光纤合束器、第四Yb
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增益光纤、第三光纤隔离器、掺Yb
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光子晶体光纤、第一会聚透镜、第二会聚透镜、第五泵浦激光器、分光镜、空间隔离器、第一反射镜、压缩器。第一波分复用器的信号端、泵浦源输入端、公共端分别连接输入信号、第一泵浦激光器、第一Yb
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增益光纤，第一Yb
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增益光纤的另一端连接环形器的一个接口，环形器的另外两个接口分别连接展宽器和第二波分复用器的信号端，第二波分复用器的泵浦源输入端和公共端分别连接第二泵浦激光器和第二Yb
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增益光纤，第二Yb
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增益光纤的另一端依次连接声光调制器、第一光纤隔离器、第三波分复用器的信号端，第三波分复用器的泵浦源输入端和公共端分别连接第三泵浦激光器和第三Yb
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增益光纤，第三Yb
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增益光纤的
另一端通过第二光纤隔离器连接光纤合束器的输入端，光纤合束器的另一个输入端和输出端分别连接第四泵浦激光器和第四Yb
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增益光纤，第四Yb
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增益光纤的另一端通过第三光纤隔离器连接掺Yb
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光子晶体光纤的一端，第五泵浦激光器发出泵浦激光，泵浦激光经第二会聚透镜后，平行地照射分光镜的表面，经反射后进入第一会聚透镜，泵浦光会聚进入掺Yb
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光子晶体光纤另一端，放大后激光从掺Yb
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光子晶体光纤的另一端出射，经第一会聚透镜后平行地照射分光镜的表面，从分光镜背面出射的光经空间隔离器后，进入压缩器，压缩器输出的光经过第一反射镜反射输出信号。
[0006]本专利技术采用啁啾脉冲放大技术，通过多级放大将输入信号放大为输出信号。
[0007]更进一步地，第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第三泵浦激光器、第四泵浦激光器、第五泵浦激光器均为二极管激光器，波长为980纳米。
[0008]更进一步地，第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第三泵浦激光器、第四泵浦激光器、第五泵浦激光器的功率大于1瓦、小于100瓦。
[0009]更进一步地，第一Yb
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增益光纤、第二Yb
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增益光纤、第三Yb
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增益光纤均为单模光纤。
[0010]更进一步地，第一Yb
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增益光纤、第二Yb
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增益光纤、第三Yb
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增益光纤为保偏增益光纤。
[0011]更进一步地，第一Yb
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增益光纤、第二Yb
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增益光纤、第三Yb
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增益光纤是纤芯直径为6微米、包层直径为125微米。
[0012]更进一步地，第四Yb
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增益光纤为保偏双包层增益光纤。
[0013]更进一步地，第四Yb
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增益光纤的纤芯直径为10微米、内包层直径为125微米、外包层直径为400微米。
[0014]更进一步地，掺Yb
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光子晶体光纤的纤芯直径为40微米、内包层直径为200微米、外包层直径为450微米。
[0015]更进一步地，展宽器为啁啾光纤光栅。
[0016]本专利技术的有益效果：本专利技术采用多级增益光纤和光子晶体光纤，实现脉冲放大，经放大以后的峰值功率高，拓展了光纤激光器的应用。一般来说，飞秒种子源输出激光脉冲能量在nJ以下，每一级放大功率倍数在10～100之间，放大倍数过大引起放大的自发辐射，本专利技术采用逐级放大的思路实现信号放大，保证了信号质量。
[0017]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0018]图1是一种啁啾脉冲放大系统的示意图。
[0019]图2为展宽器的结构和原理示意图。
[0020]图3为掺Yb
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光子晶体光纤的模场分布和结构示意图。
[0021]图4为压缩器的结构示意图。
[0022]图中：1、第一泵浦激光器；2、第一波分复用器；3、第一Yb
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增益光纤；4、环形器；5、展宽器；6、第二泵浦激光器；7、第二波分复用器；8、第二Yb
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增益光纤；9、声光调制器；10、第一光纤隔离器；11、第三泵浦激光器；12、第三波分复用器；13、第三Yb
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增益光纤；14、第二光纤隔离器；15、第四泵浦激光器；16、光纤合束器；17、第四Yb
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增益光纤；18、第三光纤隔离
器；19、掺Yb
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光子晶体光纤；20、第一会聚透镜；21、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种啁啾脉冲放大系统，其特征在于，包括第一泵浦激光器、第一波分复用器、第一Yb
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增益光纤、环形器、展宽器、第二泵浦激光器、第二波分复用器、第二Yb
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增益光纤、声光调制器、第一光纤隔离器、第三泵浦激光器、第三波分复用器、第三Yb
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增益光纤、第二光纤隔离器、第四泵浦激光器、光纤合束器、第四Yb
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增益光纤、第三光纤隔离器、掺Yb
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光子晶体光纤、第一会聚透镜、第二会聚透镜、第五泵浦激光器、分光镜、空间隔离器、第一反射镜、压缩器；所述第一波分复用器的信号端、泵浦源输入端、公共端分别连接输入信号、所述第一泵浦激光器、所述第一Yb
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增益光纤，所述第一Yb
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增益光纤的另一端连接所述环形器的一个接口，所述环形器的另外两个接口分别连接所述展宽器和所述第二波分复用器的信号端，所述第二波分复用器的泵浦源输入端和公共端分别连接所述第二泵浦激光器和所述第二Yb
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增益光纤，所述第二Yb
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增益光纤的另一端依次连接所述声光调制器、所述第一光纤隔离器、所述第三波分复用器的信号端，所述第三波分复用器的泵浦源输入端和公共端分别连接所述第三泵浦激光器和所述第三Yb
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增益光纤，所述第三Yb
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增益光纤的另一端通过所述第二光纤隔离器连接所述光纤合束器的输入端，所述光纤合束器的另一个输入端和输出端分别连接所述第四泵浦激光器和所述第四Yb
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增益光纤，所述第四Yb
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增益光纤的另一端通过所述第三光纤隔离器连接所述掺Yb
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光子晶体光纤的一端，所述第五泵浦激光器发出泵浦激光，所述泵浦激光经所述第二会聚透镜后，平行地照射所述分光镜的表面，经反射后进入所述第一会聚透镜，泵浦光会聚进入所述掺Yb
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光子晶体光纤另一端，放大后激光从所述掺Yb
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光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志莉，罗婷，潘新建，刘黎明，王婷瑶，李奇，邓春健，张智，高玉梅，迟锋，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：