本发明专利技术公开了一种负色散脉冲展宽光纤放大装置，其包括：锁模激光器，产生种子光脉冲；负色散单元，置于锁模激光器种子光脉冲出射方，对种子光脉冲进行展宽，使其带有负啁啾；一级放大单元，接收负色散单元输出的带有负啁啾的种子光脉冲，并进行一级放大，对种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；二级放大单元，接收一级放大单元输出的种子光脉冲，并进行二级放大，对种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；输出单元，与二级放大单元相连，对放大后的种子光脉冲进行输出。本发明专利技术通过负色散展宽，使光纤放大器输出端的脉冲最短，简化了系统，降低了损耗，提高了放大器后的脉冲能量，有效降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤放大器领域，涉及一种高重复频率飞秒脉冲锁模光纤激光放大器 的装置，具体涉及到脉冲展宽的设计，利用光栅对或者棱镜对，将脉冲进行负啁啾展宽，在 放大器光纤中不断获得能量的同时，脉冲逐渐缩短，从而在光纤放大器终端获得最短的脉 冲输出。
技术介绍
常规的光纤激光放大器的基于啁啾脉冲放大原理，即用正色散元件或者光纤展宽 脉冲，放大后再用负色散元件压缩。负色散元件常用的有光栅对、棱镜对或者光栅棱镜对的 组合，光栅压缩脉冲的缺点在于，光栅对通常有很大损耗，压缩后的脉冲能量损失可达50% 以上。对于稀土掺杂光纤激光放大器，不同的波长对应不同的色散。掺铒光纤工作波长 是1550nm，单模光纤是负色散；掺镱光纤的工作波长是1030nm附近，单模光纤是正色散。2007 年发表的一篇标题为 “Selfreferenced Yb-fiber-laser frequencycomb using a dispersion micromanaged tapered holey fber,"(P. Pal andff. H. Knox,I. Hartl and M. E. Fermann, Opt. Express，15，12161-12166，2007)的技术论文，论文所用的是常 规的啁啾脉冲放大方式，经光纤放大器之后脉冲被光栅对压缩到117fs，脉冲重复频率为 90MHz，脉冲能量为15nJ，其中有约50%的能量被光栅对损耗掉。2008年发表的一篇标题为“Scaling of femtosecond Yb-doped fiberamplifiers to tens of microjoule pulse energy via nonlinear chirped pulseamplification"(L. Kuznetsova and F. W. Wise，Opt. Lett. 32，2671-2673，2007)的技术论文，论文首先将光纤 激光振荡器的重复频率从60MHz减少到3MHz-0. 15MHz，经过一级放大，脉冲能量达到8nJ， 二级放大后，相应的脉冲能量最大为1. J-30ii J，放大之后脉冲被透射式光栅对压缩到 240fso2008 年发表的另一篇标题为“11-W average power Ti :sapphireamplifier system using downchirped pulse amplification，，(D. M. Gaudiosi, A. L. Lytle, P. Kohl, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, and S. Backus, Opt. Lett. 29，2665，2004)的技术论文，论文提 出了使用光栅对和棱镜对组合提供的二阶、三阶均为负色散器件，来展宽脉冲，最后用高正 色散玻璃压缩脉冲，即所谓下啁啾(downchirp)脉冲放大的概念。脉冲最终被压缩到28fs， 脉冲能量1. lmj。此概念应用于钛宝石固体激光放大器，不是光纤放大器，放大后还需要另 外的压缩器，且放大器工作在低重复频率(10kHz)。上述公开的光纤脉冲放大技术均采用正色散展宽放大、负色散压缩技术，采用空 间式的输出方式，脉冲宽度基本上与入射种子光一致或者略宽，上述技术使光纤放大系统 相对比较复杂，损耗较大，降低了放大器后的脉冲能量，提高了成本，所以光纤脉冲放大技 术有待继续改进。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题在脉冲光纤放大技术中，使光纤放大装置输出端的脉冲达到最短，降低损耗，提高 脉冲输出能量。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种负色散脉冲展宽光纤放大装置，其特征 在于，包括锁模激光器，用于产生种子光脉冲；负色散单元，置于所述锁模激光器种子光脉冲出射方，用于对所述种子光脉冲进 行展宽，使其带有负啁啾；一级放大单元，接收所述负色散单元输出的带有负啁啾的种子光脉冲，对其进行 一级放大，对种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；二级放大单元，接收所述一级放大单元输出的种子光脉冲，对其进行二级放大，对 种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；输出单元，与所述二级放大单元相连，对放大后的种子光脉冲进行输出。其中，所述锁模激光器和所述负色散单元之间设置有1/2波片，用于改变所述种 子光脉冲的偏振态。其中，所述1/2波片和所述负色散单元之间设置有偏振分光棱镜，用于实现所述 种子光脉冲的转折。其中，所述负色散单元与所述一级放大单元之间依次设置有1/4波片、1/2波片和 准直器，使所述负色散单元输出的种子光脉冲经偏振分光棱镜分光后通过所述1/4波片和 1/2波片改变偏振态，之后经准直器实现种子光脉冲的准直。其中，所述负色散单元包括光栅，接收并反射锁模激光器发出的种子光脉冲；直 角反射镜对，接收光栅反射的种子光脉冲，并对其进行反射；高反射镜，接收光栅反射的种 子光脉冲，并对其进行反射。其中，所述负色散单元包括棱镜对，接收锁模激光器发出的种子光脉冲，并对其 进行色散；高反射镜，接收棱镜对色散的种子光脉冲，并对其进行反射。其中，所述负色散单元包括啁啾镜对，接收锁模激光器发出的种子光脉冲，并对 其进行反射；高反射镜，接收啁啾镜对反射的种子光脉冲，并对其进行反射。其中，所述一级放大单元包括隔离器，对输入的种子光脉冲进行转换输出；增益 光纤，与所述隔离器相连，提供种子光脉冲放大需要的增益；波分复用器，与所述增益光纤 相连；半导体激光器，与所述波分复用器相连，用作抽运光源，产生超短脉冲激光。其中，所述二级放大单元包括隔离器，对输入的种子光脉冲进行转换输出；增益 光纤，与所述隔离器相连，提供种子光脉冲放大需要的增益；波分复用器，与所述增益光纤 相连；半导体激光器，与所述波分复用器相连，用作抽运光源，产生超短脉冲激光；耦合透 镜，与所述波分复用器相连，用于对待输出的种子光脉冲进行耦合。其中，所述输出单元由光纤构成直接输出，或者由直角反射镜对构成多次反射输 出o(三)有益效果1、本专利技术提供的这种负色散展宽光纤放大器技术，通过负色散展宽，使光纤放大器输出端的脉冲最短，减少了放大器之后的光栅对或棱镜对或啁啾镜对脉冲压缩器，简化 了系统，降低了损耗，提高了放大器后的脉冲能量，有效降低了成本。2、本专利技术提供的这种负色散展宽光纤放大器技术，由于伴随着脉冲的能量不断提 高以及脉冲不断缩短，脉冲的峰值功率在放大过程中不断提高，有利于光纤激光器腔内自 相位调制的发展，有利于脉冲光谱的展宽或脉冲的缩短。同时，由于激光脉冲在光纤放大器 中不断缩短和峰值功率的迅速提高，增益与非线性之间的相互作用增强，有助于补偿光栅 对以及放大器光纤中的三阶色散，使输出脉冲更加窄化和旁瓣减少。3、本专利技术提供的这种负色散展宽光纤放大器技术，由于是光纤输出，可以直接与 其后的光子晶体光纤或高非线性光纤熔接而不需要空间耦合，减少了耦合损耗，提高了耦 合效率，改进了光子晶体光纤或高非线性光纤光谱展宽的效果，特别适合作为光纤式频率 梳的前置放大器装置。附图说明图1是负色散脉冲展宽光纤放大装置的原理图；图2是负色散脉冲展宽光纤放大装置后的典型自相关曲线；图3是典型的负色散脉冲展宽掺镱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负色散脉冲展宽光纤放大装置，其特征在于，包括：锁模激光器，用于产生种子光脉冲；负色散单元，置于所述锁模激光器种子光脉冲出射方，用于对所述种子光脉冲进行展宽，使其带有负啁啾；一级放大单元，接收所述负色散单元输出的带有负啁啾的种子光脉冲，对其进行一级放大，对种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；二级放大单元，接收所述一级放大单元输出的种子光脉冲，对其进行二级放大，对种子光脉冲中的负啁啾进一步进行正色散补偿，缩短种子光脉冲；输出单元，与所述二级放大单元相连，对放大后的种子光脉冲进行输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王希，周春，蔡岳，张志刚，樊仲维，麻云凤，牛岗，
申请(专利权)人：北京大学，北京国科世纪激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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