【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤激光器，更具体的说是涉及一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统和方法。
技术介绍
1、脉冲光纤激光器具有大能量、高峰值功率、良好的光束质量和优良的散热性能。同时，由于其结构紧凑、可靠性高、使用灵活方便、运行成本低，使得脉冲光纤激光器在材料加工、医疗、通信、遥感等领域具有广泛应用前景，如何获得更高的单脉冲能量一直是脉冲光纤激光放大器的研究热点。脉冲激光放大器是对小信号的激光脉冲进行放大，以获得更大的输出能量。在小信号激光脉冲放大过程中存在各种非线性效应，会改变激光脉冲的波形，导致脉冲分裂出多个峰。其中，主峰之外的次峰很窄，且极不稳定，会产生极高的峰值功率，超过光纤的功率承受范围，导致光纤烧毁，影响光纤激光器的安全。因此，在脉冲激光放大过程中，如何抑制脉冲中的次峰，成为提升脉冲激光输出能量的关键。截止目前，没有相关专利或文献对此提出应对措施。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统和方法，解决了
技术介绍
存在的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，包括：脉冲激光种子源模块、预放大模块、脉冲波形调制模块、主放大模块和输出头；
4、脉冲激光种子源模块，用于产生小信号脉冲激光；
5、预放大模块的输入端与脉冲激光种子源模块的输出端连接，用于对小信号脉冲激光进行预放大；
6、脉冲波形调制模块的输入端与预放大模块的输出端连接，
7、主放大模块的输入端与脉冲波形调制模块的输出端连接，用于对脉冲波形调制模块调制后的脉冲激光进行放大；
8、输出头与主放大模块的输出端连接，用于降低输出端面功率密度，减少反馈光，输出高能量脉冲激光。
9、可选的，脉冲激光种子源模块包括种子源和脉冲调制器；
10、种子源，用于输出连续的种子信号激光；
11、脉冲调制器，用于对种子信号激光进行调制并输出小信号脉冲激光至预放大模块。
12、可选的，脉冲调制器为脉冲驱动电路、电光调制器或声光调制器。
13、可选的，预放大模块包括依次连接的隔离器、单模增益光纤、波分复用器、第一隔离滤波器、第一合束器以及第一双包层增益光纤；隔离器的输入端与脉冲激光种子源模块的输出端连接，第一双包层增益光纤的输出端与脉冲波形调制模块的输入端连接。
14、可选的，预放大模块还包括单模泵浦源和第一多模泵浦源，单模泵浦源的输出端与波分复用器的泵浦输入端连接，第一多模泵浦源的输出端与第一合束器的泵浦输入端连接。
15、可选的，脉冲波形调制模块为熔接在预放大模块和主放大模块之间的与第一双包层增益光纤匹配的调制光纤，用于对预放大模块的输出脉冲波形进行调制，使脉冲中心产生凹陷。
16、可选的，主放大模块包括依次连接的第二隔离滤波器、第二合束器、第二双包层增益光纤以及第三隔离滤波器；第二隔离滤波器的输入端与脉冲波形调制模块的输出端连接，第三隔离滤波器的输出端与输出头连接。
17、可选的，主放大模块还包括第二多模泵浦源，第二多模泵浦源的输出端与第二合束器的泵浦输入端连接。
18、一种提高脉冲能量的光纤激光放大方法，应用于如上所述的光纤激光放大系统，包括以下步骤：
19、由脉冲激光种子源模块产生小信号脉冲激光，利用预放大模块对小信号脉冲激光进行预放大；通过脉冲波形调制模块对预放大模块输出信号的脉冲形状进行调制，再利用主放大模块对调制后的脉冲激光进行放大，并通过输出头输出脉冲激光。
20、可选的，脉冲波形调制模块利用预放大模块中的受激布里渊散射对脉冲波形的调制作用，在预放大模块与主放大模块之间通过熔接的调制光纤降低预放大模块中的受激布里渊散射阈值，以使预放大模块在光纤所能承受的功率范围内产生受激布里渊散射，以此调制脉冲形状；
21、其中，调制光纤的长度根据受激布里渊散射阈值公式计算：
22、
23、式中，为受激布里渊散射阈值； k为偏振相关因子，表示布里渊斯托克顿散射光与激光之间的偏振关系； g为阈值增益系数；为光纤的有效截面积；为布里渊峰值增益；为光纤的有效长度，即泵浦光与斯托克斯光相互作用长度；为激光的线宽，为斯托克斯散射光线宽。
24、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统和方法，利用预放大模块熔接的一段光纤，对注入到主放大模块的信号脉冲形状进行调制，可以有效抑制脉冲光纤激光放大过程中的脉冲波形上出现的不稳定次峰，提高光纤激光放大器的输出脉冲能量。并且，该方法简单，结构紧凑，保证了光纤激光放大系统的全光纤结构；成本低廉，可通过仅增加一段传输光纤达到提升激光能量的目的。
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1.一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，包括：脉冲激光种子源模块、预放大模块、脉冲波形调制模块、主放大模块和输出头；
2.根据权利要求1所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，脉冲激光种子源模块包括种子源和脉冲调制器；
3.根据权利要求2所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，脉冲调制器为脉冲驱动电路、电光调制器或声光调制器。
4.根据权利要求1所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，预放大模块包括依次连接的隔离器、单模增益光纤、波分复用器、第一隔离滤波器、第一合束器以及第一双包层增益光纤；隔离器的输入端与脉冲激光种子源模块的输出端连接，第一双包层增益光纤的输出端与脉冲波形调制模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，预放大模块还包括单模泵浦源和第一多模泵浦源，单模泵浦源的输出端与波分复用器的泵浦输入端连接，第一多模泵浦源的输出端与第一合束器的泵浦输入端连接。
6.根据权利要求4所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统
7.根据权利要求1所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，主放大模块包括依次连接的第二隔离滤波器、第二合束器、第二双包层增益光纤以及第三隔离滤波器；第二隔离滤波器的输入端与脉冲波形调制模块的输出端连接，第三隔离滤波器的输出端与输出头连接。
8.根据权利要求7所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，主放大模块还包括第二多模泵浦源，第二多模泵浦源的输出端与第二合束器的泵浦输入端连接。
9.一种提高脉冲能量的光纤激光放大方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的光纤激光放大系统，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大方法，其特征在于，脉冲波形调制模块利用预放大模块中的受激布里渊散射对脉冲波形的调制作用，在预放大模块与主放大模块之间通过熔接的调制光纤降低预放大模块中的受激布里渊散射阈值，以使预放大模块在光纤所能承受的功率范围内产生受激布里渊散射，以此调制脉冲形状；
...【技术特征摘要】
1.一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，包括：脉冲激光种子源模块、预放大模块、脉冲波形调制模块、主放大模块和输出头；
2.根据权利要求1所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，脉冲激光种子源模块包括种子源和脉冲调制器；
3.根据权利要求2所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，脉冲调制器为脉冲驱动电路、电光调制器或声光调制器。
4.根据权利要求1所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，预放大模块包括依次连接的隔离器、单模增益光纤、波分复用器、第一隔离滤波器、第一合束器以及第一双包层增益光纤；隔离器的输入端与脉冲激光种子源模块的输出端连接，第一双包层增益光纤的输出端与脉冲波形调制模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，预放大模块还包括单模泵浦源和第一多模泵浦源，单模泵浦源的输出端与波分复用器的泵浦输入端连接，第一多模泵浦源的输出端与第一合束器的泵浦输入端连接。
6.根据权利要求4所述的一种提高脉冲能量的光纤激光放大系统，其特征在于，脉冲波形调制模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，李哲，高奇，陈卫宁，赵卫，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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