【技术实现步骤摘要】
一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统
[0001]本专利技术属于光电子设备
，特别涉及一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统。
技术介绍
[0002]随着对自然界探索的不断深入，红外激光器已经逐渐不能满足人们日益增长的需求。紫外波段的频率比可见光和红外光高了好几个数量级，因此将红外波段拓展到紫外、真空紫外甚至极紫外波段，可以获得更高的光谱精度以及更加准确的时间和频率分辨精度，为研究物质与激光的非线性作用提供了更高的分辨率，促进了许多基础科学问题研究的重大突破。除此之外，紫外超短脉冲由于具有光子能量高、聚焦特性好等特点，在超快光谱学、激光等离子体、高次谐波产生、软X射线源等领域有着重要的应用价值，因此获得大能量或高功率紫外超短脉冲激光输出也是一项很重要的工作。
[0003]受限于孤子面积定理，从孤子激光器中产生超短高能量脉冲是很困难的。但是，纯四次孤子可以使它们在短脉冲宽度条件下获得比传统孤子更高的能量。对光纤激光器进行有效的高阶色散调控是获得纯四次孤子脉冲的关键技术。然而，对于光纤激光器的腔内高阶色散...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统，其结构为：种子脉冲源(1)的输出端与光谱窄化模块(2)的输入端相连，光谱窄化模块(2)的输出端与多通道脉冲时域分割模块(3)的输入端相连，多通道脉冲时域分割模块(3)的输出端与脉冲整形模块(4)的输入端相连，脉冲整形模块(4)的输出端与多通道脉冲相干叠加模块(5)的输入端相连，多通道脉冲相干叠加模块(5)的输出端与脉宽光谱整形模块(6)的输入端相连；所述种子源脉冲模块(1)具有如下结构，泵浦源(101)与波分复用器(102)的980nm端相连，波分复用器(102)的1060nm端通过第一掺镱光纤(103)与第一准直器(104)的输入端相连，光脉冲经第一准直器(104)、第一四分之一波片(105)、第一半波片(106)、第一偏振分束器(107)、第一隔离器(108)、第二四分之一波片(109)、第二准直器(110)、第三准直器(111)后，光脉冲经第三准直器(111)入射至第一反射镜(112)，第一反射镜(112)将光脉冲反射至第一光栅(113)上，第一光栅(113)输出的光脉冲通过第一凸透镜(114)、第一空间光调制器(115)、第二凸透镜(116)后，传输至第二光栅(117)，第二光栅(117)将光脉冲反射至第二反射镜(118)，再反射至第四准直器(119)；第二准直器(119)与第一起偏器(120)的输入端相连，第一起偏器(120)的输出端通过保偏光纤与第一偏振控制器(121)的输入端相连，第一偏振控制器(121)的输出端通过保偏光纤与第二偏振控制器(122)的输入端相连，第二偏振控制器(122)的输出端通过保偏光纤与第二起偏器(123)输入端相连，第二起偏器(122)输出端与波分复用器(102)的公共端相连；光脉冲从第一偏振分束器(107)与入射方向垂直的输出端输出；所述光谱窄化模块(2)具有如下的光路结构，光脉冲经第三反射镜(201)传输至第三光栅(202)上，第三光栅(202)将光脉冲传输至第四反射镜(203)后，反射至第五反射镜(204)，第五反射镜(204)将光脉冲反射回第三光栅(202)，第三光栅(202)输出的脉冲经第三凸透镜(205)传输至第六反射镜(206)后经第三凸透镜(205)反射回第三光栅(202)上，光脉冲经第三光栅(202)传输至第四反射镜(203)，第四反射镜(203)反射光脉冲并经第五反射镜(204)反射后入射至第三光栅(202)，第三光栅(202)输出的光脉冲入射至波罗棱镜(207)并经波罗棱镜(207)反射回第三光栅(202)，光脉冲经第三光栅(202)后按上文所述路线再次经第四反射镜(203)、第五反射镜(204)、第一光栅(202)、第三凸透镜(205)、第六反射镜(206)，多次反射后回到第三光栅(202)上，光脉冲经第三光栅(202)输出；所述多通道脉冲时域分割模块(3)具有如下的光路结构，光脉冲入射至第三凸透镜(301)，光脉冲经第四凸透镜(301)、声光调制器(302)、第五凸透镜(303)后，经第五凸透镜(303)入射至第七反射镜(304)，第一激光二极管(321)泵浦的光脉冲经过第三半波片(322)、第七凸透镜(323)后，从侧面泵浦第一Nd:YVO4晶体(305)，光脉冲经第七反射镜(304)反射至第一Nd:YVO4晶体(305)，光脉冲经第一Nd:YVO4晶体(305)传输至第八反射镜(306)，经第八反射镜(306)反射的光脉冲通过第二隔离器(307)、第六凸透镜(308)后入射至第九反射镜(309)，第九反射镜(309)反射的光脉冲经过第二半波片(310)入射至第八反射镜(311)，光脉冲经第十反射镜(311)反射至第一Nd:YVO4晶体(305)，再次经过第一Nd:YVO4晶体(305)的光脉冲传输至第十一反射镜(312)，光脉冲经第十一反射镜(312)传输至第三隔离器(313)，经第三隔离器(313)的光脉冲透过第八凸透镜(314)入射至第十二反射镜(315)，光脉冲经第十二反射镜(315)反射至第九凸透镜(316)，经第九凸透镜(316)入射至第十三反射镜(317)，光脉冲经第十三反射镜(317)反射通过第十凸透镜(318)和第十一
凸透镜(319)传输至第十四反射镜(320)，光脉冲经第十四反射镜(320)反射至第二Nd:YVO4晶体(324)，第二激光二极管(328)产生的泵浦光经第四半波片(327)、第十二凸透镜(326)后，从侧面泵浦第二Nd:YVO4晶体(324)，经过第二Nd:YVO4晶体(324)输出的光脉冲入射至第十五反射镜(325)，经第十五反射镜(325)反射至第十六反射镜(329)，光脉冲经第五半波片(330)入射到第二偏振分束器(331)的输入端，光脉冲从第二偏振分束器(331)垂直入射方向的输出端经过第三四分之一波片(332)传输至第十七反射镜(333)，第十七反射镜(333)将光脉冲反射回第三四分之一波片(332)，第三四分之一波片(332)再次将光脉冲传输至第二偏振分束器(331)，同时光脉冲从第一偏振分束器(331)另一与入射方向垂直的端口经过第四四分之一波片(334)传输至第十八反射镜(335)和第一压电驱动器(336)后，光脉冲被第十八反射镜(335)反射回第四四分之一波片(334)，第四四分之一波片(334)再次将光脉冲传输回第二偏振分束器(331)，光脉冲由第二偏振分束器(331)与入射方向平行的端口输出经第六半波片(337)传输至第三偏振分束器(338)，光脉冲从第三偏振分束器(338)的与入射方向垂直的端口经过第五四分之一波片(339)传输至第十九反射镜(340)，第十九反射镜(340)将光脉冲反射回第五四分之一波片(339)，第五四分之一波片(339)再次将光脉冲传输回第三偏振分束器(338)，同时光脉冲从第三偏振分束器(338)另一方向与入射方向垂直的端口经过第六四分之一波片(341)传输至第二十反射镜(342)和第二压电驱动器(343)后，光脉冲被第二十反射镜(342)反射回第六四分之一波片(341)，第六四分之一波片(341)再次将光脉冲传输至第三偏振分束器(338)，光脉冲由第三偏振分束器(338)与入射方向平行的输出端输出；所述脉冲整形模块(4)具有如下的光路结构，光脉冲经过第十三凸透镜(401)、第十四凸透镜(402)入射至倾斜啁啾体布拉格光栅(408)，光脉冲中长波分量从倾斜啁啾体布拉格光栅(408)背面传输至第二十一反射镜(406)，经第二十一反射镜(406)反射后传输至第二空间光调制器(407)，并从第二空间光调制器(407)入射至第二十一反射镜(406)，第二十一反射镜(406)将光脉冲反射回倾斜啁啾体布拉格光栅(408)，光脉冲与之前入射至倾斜啁啾体布拉格光栅(408)后从其前表面反射的短波分量融合经过第七半波片(405)传输至第一薄膜偏振器(404)，光脉冲经第一薄膜偏振器(404)分裂成主光脉冲和拒绝光脉冲，拒绝光脉冲透过第一薄膜偏振器(404)传输至光束截止器(403)，主光脉冲经第一薄膜偏振器(404)反射至楔形分束器(409)后，经楔形分束器(409)输出；所述多通道脉冲相干叠加模块(5)具有如下的光路结构，光脉冲入射至第一分束器(5001)输入端，从第一分束器(5001)的输出端传输至第二十二反射镜(5002)，光脉冲经第二十二反射镜(5002)反射至第二十三反射镜(5003)后，经第二十三反射镜(5003)反射至第二十四反射镜(5004)，第二十四反射镜(5004)将光脉冲反射至第二十五反射镜(5005)，光脉冲经第二十五反射镜(5005)反射至第十五凸透镜(5006)，光脉冲经过第十五凸透镜(5006)、第十六凸透镜(5007)、第一双色镜(5008)后，经第一双色镜(5008)透射输出，光脉冲与经第五十九反射镜(5105)反射至第一双色镜(5008)后反射输出的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一双色镜(5008)传输至第一KTiAsO4晶体(5009)，光脉冲经第一KTiAsO4晶体(5009)传输至第二双色镜(5010)，从第二双色镜(5010)反射的短波长光脉冲传输至第二十六反射镜(5101)，从第二双色镜(5010)透射的长波长光脉冲传输至第三双色镜(5011)，经第三双色镜(5011)反射的光脉冲传输至第二十七反射镜(5102)，从第三双色镜(5011)透射
的光脉冲入射至第二十八反射镜(5012)，光脉冲经第二十八反射镜(5012)反射至第二十九反射镜(5013)，经第二十九反射镜(5013)反射至第十七凸透镜(5014)，经第十七凸透镜(5014)传输至第十八凸透镜(5015)，经过第十八凸透镜(5015)后入射至第三十反射镜(5016)，光脉冲经第三十反射镜(5016)反射至第三十一反射镜(5017)，经第三十一反射镜(5017)反射至第三十二反射镜(5018)，经第三十二反射镜(5018)反射至第三十三反射镜(5019)，经第三十三反射镜(5019)传输至第四双色镜(5020)，经第四双色镜(5020)传输至第二KTiAsO4晶体(5021)，光脉冲经第二KTiAsO4晶体(5021)传输至第五双色镜(5022)，从第五双色镜(5022)反射的光脉冲传输至第三十四反射镜(5103)，从第五双色镜(5022)透射的光脉冲传输至第六双色镜(5023)，经第六双色镜(5023)反射的光脉冲传输至第三十五反射镜(5104)，从第六双色镜(5023)透射输出的光脉冲入射至第十九凸透镜(5024)，经第十九凸透镜(5024)传输至第二十凸透镜(5025)，经第二十凸透镜(5025)入射至第四光栅(5027)，第四光栅(5027)将光脉冲反射至第五光栅(5028)上，第五光栅(5028)将光脉冲反射至第一屋顶镜(5029)上，光脉冲到达第一屋顶镜(5029)后按输入路线反射回到第四光栅(5027)，第四光栅(5027)将光脉冲传输至第三十六反射镜(5026)，光脉冲经第三十六反射镜(5026)反射至第三十七反射镜(5030)后，经第三十七反射镜(5030)反射至第三十八反射镜(5031)，经第三十八反射镜(5031)反射至第三十九反射镜(5032)，经第三十九反射镜(5032)反射至第四十反射镜(5033)，经第四十反射镜(5033)反射至刀口棱镜(5084)，从第一分束器(5001)的另一输出端传输至第四十一反射镜(5034)，光脉冲经第四十一反射镜(5034)反射至第四十二反射镜(5035)后，经第四十二反射镜(5035)反射至第四十三反射镜(5036)，经第四十三反射镜(5036)反射至第四十四反射镜(5037)，经第四十四反射镜(5037)反射至第四十五反射镜(5038)，光脉冲经第四十五反射镜(5038)反射至第十九凸透镜(5039)，光脉冲经过第二十一凸透镜(5039)、第二十二凸透镜(5040)后，经第二十二凸透镜(5040)反射至第七双色镜(5041)，光脉冲经第七双色镜(504...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘列，文红琳，韩颖，高小童，汝玉星，吴戈，高博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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