專利名稱：無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光技術，具體涉及一種無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)。
背景技術：
目前以光纖作為激光產生、放大、傳輸?shù)某堂}沖激光系統(tǒng)是繼鈦寶石激光系統(tǒng) 后的具有更高實用價值的大能量、短脈沖激光源。光纖柔軟、輕便的特性以及光纖器件小巧 的結構使得光纖激光器和光纖激光啁啾脈沖放大器能夠很大程度地減小體積、減輕重量、 提高可靠性、降低設備維護成本，也為超短脈沖激光器走出實驗室，進入工業(yè)、軍事、醫(yī)療等 應用領域提供了保障。但在諸多應用場所對超短脈沖激光提出了大能量的要求，要做到短 脈沖激光的高能量放大，稱作CPA的"啁啾脈沖放大"技術正是其解決方案。但在CPA技術 中要對超短光脈沖進行展寬，傳統(tǒng)的超短脈沖展寬器是采用光柵對或啁啾光纖光柵作為脈 沖的展寬器。光柵對體積大、價格昂貴、安裝調試精度要求高；啁啾光纖光柵對振動、溫度等 外部環(huán)境要求很苛刻，這也限制了整個系統(tǒng)的應用面，在光纖激光器系統(tǒng)中，光柵對作為展 寬器的使用在增加成本的同時，也使光纖激光系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性以及集成度都有所下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，其解決了背
景技術中大能量脈沖激光器體積大、價格昂貴、安裝調試精度要求高等技術問題。 本發(fā)明的技術方案如下 —種無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括"8"字型腔鎖模光纖激 光器1，與"8"字型腔鎖模光纖激光器1的輸出經光纖連接的脈沖選單器2，與脈沖選單器 2的輸出經光纖連接的光纖波分復用器4，與光纖波分復用器4的輸出經單模摻鐿光纖5放 大輸出，并通過聚焦后相連接的雙包層摻鐿光子晶體光纖6，與雙包層摻鐿光子晶體光纖6 的另一端相連接的雙色鏡7 ;該系統(tǒng)還包括泵浦源8。 上述"8"字型腔鎖模光纖激光器1由光纖波分復用器101、光隔離器102、單模摻 鐿光纖103、第一光纖耦合器104、第二光纖耦合器114、第一偏振控制器105、第二偏振控制 器115以及Lucent980光纖106組成; 上述光纖波分復用器101與光隔離器102的輸入端通過單模摻鐿光纖103相連 接； 上述光纖波分復用器101的輸出經光纖連接至第一偏振控制器105 ; 上述光隔離器102的輸出經光纖連接至第一光纖耦合器104 ; 上述第一偏振控制器105與第一光纖耦合器104的輸出經光纖傳輸至第二光纖耦
合器114的輸入端； 上述第二光纖耦合器114的輸出經光纖連接至第二偏振控制器115 ; 上述的第二偏振控制器115與第二光纖耦合器114的輸出經Lucent980光纖106
相連接。
3
上述Lucent980光纖106的長度所取范圍為20_100m。
上述Lucent980光纖106的長度為40m。 上述光纖波分復用器101、光隔離器102、單模摻鐿光纖103、第一光纖耦合器104、 第二光纖耦合器114、第一偏振控制器105、第二偏振控制器115以及輸出經Lucent980光 纖106之間的連接為熔接。 上述雙包層摻鐿光子光纖6為雙包層摻鐿光子晶體光纖。 上述雙色鏡7鍍有對980nm波長高透，同時對1053nm波長高反的膜 本發(fā)明的優(yōu)點在于 1、本發(fā)明采用"8"字型腔鎖模激光器產生超短激光脈沖，并且在光纖正色散的影 響下，光脈沖將會帶有啁啾。直接輸出的啁啾光脈沖不需要展寬器對脈沖寬度進行展寬，其 峰值功率較低，可直接輸入后繼放大器進行能量的放大。 2、激光脈沖輸出以雙包層摻鐿光子晶體光纖作為主放大增益介質，具有大芯徑、 單模傳輸?shù)奶匦裕^大的模場面積使之可承受較高的激光脈沖能量，還減小了非線性效應 和光損傷閾值的限制，單模傳輸特性保證了優(yōu)良的放大激光光束質量。


圖1為本發(fā)明無展寬器的啁啾脈沖放大系統(tǒng)結構圖。 圖2為本發(fā)明輸出啁啾脈沖的"8"字型腔被動鎖模摻鐿光纖激光器。 圖3為本發(fā)明鎖模激光脈沖自相關曲線。
附圖標記 1- "8"字型腔鎖模光纖激光器，101-光纖波分復用器，102-光隔離器，103-單模 摻鐿光纖，104-第一光纖耦合器，114-第二光纖耦合器，105-第一偏振控制器，115-第二偏 振控制器，106-Lucent980光纖；2-脈沖選單器；3-單模光纖放大器；4-光纖波分復用器；
5_單模摻鐿光纖；6-摻鐿雙包層光子晶體光纖；7-雙色鏡；8-泵浦源。
具體實施例方式
參見圖1 : —種無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括"8"字型腔鎖模光纖激 光器1，與"8"字型腔鎖模光纖激光器1的輸出經光纖連接的脈沖選單器2，與脈沖選單器2 的輸出經光纖連接的單模光纖放大器3，通過聚焦后相連接的雙包層摻鐿光子光纖6，與雙 包層摻鐿光子光纖6的另一端相連接的雙色鏡7 ;單模光纖放大器通過光纖還連接有單模 泵浦源9，該系統(tǒng)還包括泵浦源8。
工作原理如下 無展寬器光纖激光系統(tǒng)通過"8"字型腔鎖模激光器產生超短激光脈沖。其原理 是利用作為非線性光纖環(huán)形鏡的全光纖Sagnac干涉儀將在光纖中相向傳輸?shù)墓鈭鲞M行相 干疊加，由于光纖中非線性效應導致的非線性相移使光脈沖不同部分由于相移不同而有不 同透過率，從而使類似可飽和吸收體的效應產生超短激光脈沖，從圖3中可以看出，此脈沖 能量為納焦級，峰值功率小至1. 3W，將激光器產生的低峰值功率脈沖激光經光纖傳輸給脈 沖選單器2，以降低激光脈沖的重復頻率至30KHz，由脈沖選單器2輸出的脈沖經以摻鐿光纖作增益介質總長度4. 5米的單模光纖放大器3對其進行初步能量放大，產生的微焦級放 大光再由透鏡耦合器準直、聚焦后注入雙包層摻鐿光子晶體光纖6可以保證極好的輸出光 束質量，用10瓦980nm波長半導體泵浦源8通過準直聚焦透鏡對其進行反向泵浦，將激光 脈沖能量進一步放大。放大的激光在雙包層摻鐿光子晶體光纖6的泵浦端由鍍膜的雙色 鏡7輸出放大激光。雙色鏡對980nm泵浦光高透(T > 98% )，對1053nm放大光高反(R > 98% )。最終主放大增益光纖輸出百微焦級能量的激光脈沖。
參見圖2 : "8"字型腔鎖模光纖激光器1由光纖波分復用器101、光隔離器102、單模摻鐿光纖 103、第一光纖耦合器104、第二光纖耦合器114、第一偏振控制器105、第二偏振控制器115 以及輸出經Lucent980光纖106組成；連接光纖波分復用器101與光隔離器102輸入端通 過單模摻鐿光纖103相連；單模摻鐿光纖103為40cm，根據(jù)泵浦激光的強度和該種單模摻 鐿光纖的吸收系數(shù)，采用40厘米左右的這種光纖正好將泵浦激光吸收完全。
光纖波分復用器101的輸出經光纖連接至第一偏振控制器105 ;光隔離器102的 輸出經光纖連接至第一光纖耦合器104 ;第一偏振控制器105與第一光纖耦合器104的輸 出經光纖會聚至第二光纖耦合器114的輸入端；第二光纖耦合器114的輸出經光纖連接至 第二偏振控制器115 ;第二偏振控制器115與第二光纖耦合器114的輸出經Lucent980光 纖106相連接；Lucent980光纖106是熔接于"8"字型腔的環(huán)形鏡中，此光纖為長度取值范 圍20-100米的Lucent980光纖，熔接入這樣長的小芯徑單模光纖在提供足夠非線性相移 的同時，其光纖正色散產生了帶有較大啁啾的光脈沖。光纖波分復用器IOI的輸出經光纖 還連接有為提供泵浦激光的半導體激光器，從泵浦源輸出，同時與波分復用器相連的300mw 的單模尾纖，輸出980nm波長半導體泵浦源為8字型腔鎖模激光器提供激勵產生超短脈沖 激光，通過偏振控制器調節(jié)鎖模激光的鎖模中心波長。
權利要求
一種無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括“8”字型腔鎖模光纖激光器(1)，與“8”字型腔鎖模光纖激光器(1)的輸出經光纖連接的脈沖選單器(2)，與脈沖選單器(2)的輸出經光纖連接的單模放大器(3)，與單模放大器(3)的輸出經光纖連接的光纖波分復用器(4)，與光纖波分復用器(4)的輸出經摻鐿光纖(5)并通過聚焦后相連接的雙包層摻鐿光子光纖(6)，與雙包層摻鐿光子光纖(6)的另一端經光纖相連接的雙色鏡(7)；該系統(tǒng)還包括泵浦源(8)；其特征在于所述“8”字型腔鎖模光纖激光器(1)由光纖波分復用器(101)、光隔離器(102)、單模摻鐿光纖(103)、第一光纖耦合器(104)、第二光纖耦合器(114)、第一偏振控制器(105)、第二偏振控制器(115)以及輸出經Lucent980光纖(106)組成，所述連接光纖波分復用器(101)與光隔離器(102)輸入端通過單模摻鐿光纖(103)相連，所述光纖波分復用器(101)的輸出經光纖連接至第一偏振控制器(105)，所述光隔離器(102)的輸出經光纖連接至第一光纖耦合器(104)，所述第一偏振控制器(105)與第一光纖耦合器(104)的輸出經光纖會聚至第二光纖耦合器(114)的輸入端，所述第二光纖耦合器(114)的輸出經光纖連接至第二偏振控制器(115)，所述的第二偏振控制器(115)與第二光纖耦合器(114)的輸出經Lucent980光纖(106)相連接，所述Lucent980光纖(106)的長度所取范圍為20-100m。
2. 根據(jù)權利要求2所述的無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，其特征在于所述 Lucent980光纖(106)的長度為40m。
3. 根據(jù)權利要求2或3所述的無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，其特征在 于所述光纖波分復用器(101)、光隔離器(102)、單模摻鐿光纖(103)、第一光纖耦合器 (104)、第二光纖耦合器(114)、第一偏振控制器(105)、第二偏振控制器(115)以及輸出經 Lucent980光纖(106)之間的連接為熔接。
4. 根據(jù)權利要求4所述的無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，其特征在于所述 光纖波分復用器(4)為980nm/1053nm型。
5. 根據(jù)權利要求4所述的無展寬器的啁啾脈沖放大光纖激光系統(tǒng)，其特征在于所述 雙包層摻鐿光纖(6)為雙包層摻鐿光子晶體光纖。
6. 根據(jù)權利要求6所述的無展寬器光纖激光系統(tǒng)，其特征在于所述雙色鏡(7)鍍有 對980nm波長高透，同時對1053nm波長高反的膜。
全文摘要
一種無展寬器光纖激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括“8”字型腔鎖模光纖激光器，與“8”字型腔鎖模光纖激光器的輸出經光纖連接的脈沖選單器，與脈沖選單器的輸出經光纖連接的單模光纖放大器，通過聚焦后相連接的雙包層摻鐿光子光纖，與雙包層摻鐿光子光纖的另一端相連接的雙色鏡；單模光纖放大器通過光纖還連接有單模泵浦源，該系統(tǒng)還包括泵浦源。本發(fā)明解決了背景技術中大能量脈沖激光器體積大、價格昂貴、安裝調試精度要求高等技術問題。具有大芯徑、單模傳輸?shù)奶匦裕约皟?yōu)良的放大激光光束質量的優(yōu)點。
文檔編號H01S3/10GK101771236SQ20081023657
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者張偉, 楊直, 王屹山, 趙衛(wèi) 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所