本发明专利技术提供了一种脉冲时序激光功率放大装置及时序可控多激光系统，所述激光功率放大装置包括时序控制单元和功率放大单元，时序控制单元用于将入射的源激光进行参数调制和开关时序控制，输出主激光；功率放大单元用于对主激光进行功率放大，输出从激光；其中，参数调制包括频率、相位、幅度的调制，功率放大包括注入锁定放大或行波放大或再生放大。本发明专利技术提供的时序可控多激光系统，包括若干所述激光功率放大装置，使得原子实验中只需要一台性能良好的激光器就可以服务于多个平台的实验需求，可以在保留主激光的频率特性基础上，最大程度保留从激光的可用功率，性能稳定成本低。性能稳定成本低。性能稳定成本低。
【技术实现步骤摘要】
脉冲时序激光功率放大装置及时序可控多激光系统
[0001]本专利技术涉及激光器
，特别涉及一种脉冲时序激光功率放大装置及时序可控多激光系统。
技术介绍
[0002]自上世纪 60年代激光器诞生以来，激光器相关技术迅速发展。由于激光具有良好的单色性、长的相干时间以及好的方向性，在科研和工业领域都得到了广泛的应用。在一些科研实验中，如冷离子、冷原子量子计算领域中要求激光的线宽较窄，比如 10Hz甚至 0.1Hz量级，载波频率 2MHz以内的相位噪声较小以保证量子态操作的精度；同时激光的功率还必须较大（以达到光强为 107W /m2以上）以保证量子态操作的速度。窄线宽大功率的激光光源价格昂贵，而在进行激光频率、相位、幅度调制及开关控制光路中激光功率损失较大（例如单模保偏光纤耦合效率一般只有 50%
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80%，声光调制器一级衍射效率只有 50%
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90%）。随着实验平台的扩展，以及实验操控的需求，激光器的输出功率要求越来越高，经常需要几十甚至百毫瓦的激光功率来进行实验。所以，对激光尤其是窄线宽激光的功率进行低成本功率放大相较于重复添置窄线宽激光器而言具有较大的成本优势。在量子计算、通信、传感等领域的使用过程中，对激光器不仅要进行功率放大，通常还要进行移频、移相、时序控制等操作。以往的激光功率放大装置以及操控是分别独立的。一般需要先将激光器出射的种子激光进行放大，主要采取的是如锥形放大器（ TA）、注入锁定、行波放大器等方式。经过放大之后再由声光调制器（AOM）、电光调制器（ EOM）等进行调制，实现移频以及时序控制等功能。但是这种传统做法的缺点是功率损耗较大。这是因为声光调制器这种器件单次通过的衍射效率约为 50%
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90%，在激光两次经过声光调制器晶体后会进一步降低光功率。而为了在一定频率范围内调节激光频率而不改变光路，通常需要采用双通声光调制器构型。有时为了将输出激光调制出幅度可控的边带，还需要再加上一级单次通过构型声光调制器。这种情况下，激光的透射率将降到 35%
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75%左右，显著降低了激光的使用效率。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种脉冲时序激光功率放大装置。该装置包括时序控制单元和功率放大单元，所述时序控制单元用于将入射的源激光进行参数调制和开关时序控制，输出主激光。所述功率放大单元用于对所述主激光进行功率放大，输出从激光。
[0004]进一步地，所述时序控制单元包括依次设置的1/2波片、偏振分束镜、第一声光调制器、光阑、1/4波片以及全反镜；所述1/2波片用于偏转所述源激光的线偏振方向，输出第一线偏光；所述偏振分束镜用于传播所述第一线偏光至所述第一声光调制器；所述第一声光调制器用于将所述第一线偏光进行移频和时序控制，出射多级衍射光至所述光阑；所述多级衍射光包括一级衍射光和零级衍射光；所述光阑用于透射所述一级衍射光以及屏蔽所述零级衍射光；所述1/4波片设置为将线偏光变为圆偏光，或者圆偏光变为线偏光；所述一
级衍射光经所述1/4波片形成第一圆偏光，出射至所述全反镜；所述全反镜用于反射所述第一圆偏光形成第二圆偏光，所述第二圆偏光沿原路依次经所述1/4波片、所述光阑、所述第一声光调制器，返回至所述偏振分束镜。所述第二圆偏光经所述1/4波片形成第二线偏光，所述第二线偏光与所述第一线偏光的偏振方向相互垂直。所述偏振分束镜还用于传播第二线偏光，形成主激光输出至所述功率放大单元。
[0005]进一步地，所述功率放大单元包括光隔离器和激光二极管；所述光隔离器用于将所述主激光注入至所述激光二极管；所述激光二极管用于对注入的主激光进行功率放大，输出所述从激光至所述光隔离器；所述光隔离器还用于限制所述从激光传播方向，防止所述从激光反向注入所述激光二极管。
[0006]进一步地，所述参数调制包括频率、相位、幅度的调制，所述功率放大包括注入锁定放大或行波放大或再生放大。
[0007]本专利技术还提供了一种脉冲时序多频激光功率放大装置，该装置包括上述的脉冲时序激光功率放大装置，还包括第二声光调制器，所述第二声光调制器设置在所述功率放大单元的出射光路上，所述第二声光调制器用于将出射的所述从激光调制形成边带强度可控的多频信号激光。
[0008]进一步地，所述第二声光调制器还包括光学开关，用于实现所述多频信号激光的光路的关断和开通。
[0009]另外，本专利技术还提供了一种时序可控多激光系统，该系统包括上述的脉冲时序激光功率放大装置和 /或上述的脉冲时序多频激光功率放大装置，所述时序可控多激光系统还包括：超窄线宽激光器，输出超窄线宽脉冲激光；以及若干分束镜或若干光纤，用于将所述超窄线宽脉冲激光分为多束所述源激光，使每一束所述源激光入射一个所述脉冲时序激光功率放大装置或一个所述脉冲时序多频激光功率放大装置。
[0010]本专利技术的上述技术方案有如下的有益效果：本专利技术提供的脉冲时序激光功率放大装置，只需要一台性能良好的激光器就可以服务于多个平台的实验需求。本专利技术将时序控制单元设置于功率放大单元之前，可以在保留主激光的频率特性基础上，最大程度保留从激光的可用功率。若利用大失谐激光对于原子系统无影响的特点省略最后一级光开关，还可以节约15%左右的光功率。在本专利技术的多频激光功率放大装置中，添加光开关虽然损失15%左右的光功率，但是可以提高激光开关性能，实现多频率激光输出。本专利技术的装置结构简单，性能稳定，成本较低，适于商业推广。
[0011]本专利技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0012]图 1为本专利技术实施例的脉冲时序激光放大装置模块结构示意图；图 2为本专利技术实施例的脉冲时序多频激光放大装置模块结构示意图；图 3为本专利技术实施例的一种时序可控多激光系统结构框图；图 4为本专利技术实施例的另一种时序可控多激光系统结构框图；图 5为本专利技术实施例测试得到的第一声光调制器对驱动信号的时间响应曲线；图 6为本专利技术实施例测试得到的第一声光调制器驱动信号打开后到注入锁定振荡信号稳定建立的时间响应曲线；
图 7为本专利技术实施例测试得到的第一声光调制器进行脉冲时序控制后输出注入锁定的时间响应曲线。
[0013]【附图标记说明】1、时序控制单元； 2、功率放大单元； 3、源激光； 4、主激光； 5、从激光；6、多频信号激光； 7、超窄线宽脉冲激光； 11、1/2波片；12、偏振分束镜；13、第一声光调制器； 14、光阑； 15、1/4波片；16、全反镜； 17、第二声光调制器；21、激光二极管； 22、光隔离器； 31、第一线偏光； 32、第一圆偏光；33、第二圆偏光； 34、第二线偏光； 100、超窄线宽激光器； 101、脉冲时序激光功率放大装置；102、脉冲时序多频激光功率放大装置； 103、分束镜；104、光纤。
具体实施方式
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍。应该理本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种脉冲时序激光功率放大装置，包括时序控制单元和功率放大单元，其特征在于，所述时序控制单元用于将入射的源激光进行参数调制和开关时序控制，输出主激光；所述功率放大单元用于对所述主激光进行功率放大，输出从激光。2.根据权利要求1所述的脉冲时序激光功率放大装置，其特征在于，所述时序控制单元包括依次设置的 1/2波片、偏振分束镜、第一声光调制器、光阑、1/4波片以及全反镜；所述 1/2波片用于偏转所述源激光的线偏振方向，输出第一线偏光；所述偏振分束镜用于传播所述第一线偏光至所述第一声光调制器；所述第一声光调制器用于将所述第一线偏光进行移频和时序控制，出射多级衍射光至所述光阑；所述多级衍射光包括一级衍射光和零级衍射光；所述光阑用于透射所述一级衍射光以及屏蔽所述零级衍射光；所述 1/4波片设置为将线偏光变为圆偏光，或者圆偏光变为线偏光；所述一级衍射光经所述 1/4波片形成第一圆偏光出射至所述全反镜；所述全反镜用于反射所述第一圆偏光形成第二圆偏光，所述第二圆偏光沿原路依次经所述 1/4波片、所述光阑、所述第一声光调制器，返回至所述偏振分束镜；其中，所述第二圆偏光经所述 1/4波片形成第二线偏光，所述第二线偏光与所述第一线偏光的偏振方向相互垂直；所述偏振分束镜还用于传播第二线偏光，形成主激光输出至所述功率放大单元。3.根据权利要求1所述的脉冲时序激光功率放大装置，其特征在于，所述功率放...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，谢艺，吴伟，张杰，欧保全，陈平形，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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