一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置，該裝置包括：種子源、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)和基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)，種子源保偏輸出脈沖光，依次通過(guò)基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型在多個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡和偏振分束器作用的基礎(chǔ)上，采用普通非保偏光纖器件實(shí)現(xiàn)脈沖功率放大，同時(shí)輸出固定線偏振態(tài)的高功率脈沖激光，同時(shí)采用級(jí)聯(lián)放大結(jié)構(gòu)，脈沖在自相位調(diào)制作用下得到展寬，高階非線性效應(yīng)得到有效減弱，脈沖形狀保持良好。通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)放大結(jié)構(gòu)光纖類(lèi)型、長(zhǎng)度以及泵浦光功率，可實(shí)現(xiàn)不同功率、脈沖寬度等參數(shù)的保偏脈沖激光輸出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器具有光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，近年得到迅猛的發(fā)展。其中高功率脈沖光纖激光器由于具有增益特性好、作用時(shí)間短、峰值功率高、使用靈活、與光纖通信系統(tǒng)連接方便、無(wú)需水冷等特點(diǎn)，在材料加工、醫(yī)療處理、激光化學(xué)、高能物理、精密計(jì)量領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，也是當(dāng)今光電信息領(lǐng)域前沿方向之一。
[0003]高功率脈沖光纖激光器，通常采用低功率種子源和多級(jí)功率放大器組成，即MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)。種子源和預(yù)放大級(jí)中的器件通常采用非保偏器件，光脈沖偏振態(tài)不固定，同時(shí)主放大級(jí)通常采用對(duì)稱(chēng)的雙包層增益光纖或光子晶體光纖。光纖放大器工作的環(huán)境中存在機(jī)械震動(dòng)、溫度變化等環(huán)境干擾，放大器中的非保偏光纖極易受到環(huán)境中這些變化因素的干擾，從而會(huì)導(dǎo)致輸出光的偏振態(tài)發(fā)生抖動(dòng)。然而，放大光束的相干合成、相干探測(cè)、非線性頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)參量放大、光譜組合、光纖陀螺、光纖傳感、光纖通信外調(diào)制、激光光譜等一系列重要應(yīng)用，都對(duì)高功率脈沖光纖激光器的偏振性有很高的要求，激光器保偏輸出也成為一個(gè)研究重點(diǎn)。為解決此問(wèn)題，以往的方案多采用保偏的光子晶體光纖或者雙包層增益光纖來(lái)保持偏振穩(wěn)定的輸出，但是保偏的大模場(chǎng)光子晶體光纖和雙包層增益光纖制作困難，價(jià)格貴，熔接使用不太方便，制作或裝配工藝較復(fù)雜，激光放大系統(tǒng)光路中的其他器件也都相應(yīng)地采用保偏光纖，成本進(jìn)一步增加，況且大模場(chǎng)保偏光纖光學(xué)元器件制作工藝也相對(duì)不成熟。這些因素限制了這種方法的推廣應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置，該裝置采用多個(gè)放大結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)的方式，有效穩(wěn)定放大脈沖功率，每個(gè)放大結(jié)構(gòu)都基于偏振分束器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用，利用普通非保偏光纖實(shí)現(xiàn)脈沖功率放大同時(shí)輸出固定線偏振態(tài)的高功率脈沖激光。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置，特點(diǎn)是:該裝置包括種子源、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)，種子源保偏輸出固定偏振態(tài)的線偏振脈沖激光，依次通過(guò)所述基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)和基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)，基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)中偏振分束器一保偏端為輸出端。
[0007]所述種子源輸出的脈沖激光為皮秒或飛秒鎖模光纖激光，或者是納秒鎖模光纖激光，通過(guò)偏振分束器輸出線偏振脈沖激光。
[0008]所述基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)的各級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)相同；多級(jí)放大采用級(jí)聯(lián)方式，每級(jí)結(jié)構(gòu)包括保偏光纖隔離器、偏振分束器、半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器或泵浦合束器、增益光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，各級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)內(nèi)增益光纖類(lèi)型和長(zhǎng)度相同或不同。每級(jí)結(jié)構(gòu)中保偏光纖隔離器、偏振分束器、半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器或泵浦合束器、增益光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡依次連接。
[0009]所述保偏光纖隔離器的輸入端和輸出端均采用保偏熔接方式熔接。
[0010]所述的增益光纖為摻雜稀土元素中的一種或多種摻雜離子的單模光纖或大模場(chǎng)光纖。
[0011]所述法拉第旋轉(zhuǎn)鏡在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
[0012]所述的基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)中保偏光纖隔離器、偏振分束器、半導(dǎo)體激光器、泵浦合束器、增益光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡依次連接，偏振分束器一保偏端為輸出端。
[0013]所述主放大結(jié)構(gòu)中的增益光纖為摻雜稀土元素離子中的一種或多種摻雜的單模光纖、大模場(chǎng)多模光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖。
[0014]所述主放大結(jié)構(gòu)中的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡可以工作在高功率下，在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]⑴、本實(shí)用新型采用法拉第旋轉(zhuǎn)鏡和偏振分束器的結(jié)構(gòu)輸出偏振態(tài)固定的線偏振脈沖激光，線偏振脈沖激光可以運(yùn)用在倍頻、和頻等非線性光學(xué)，生物成像以及精密測(cè)量等許多領(lǐng)域；
[0017]⑵、本實(shí)用新型采用普通的非保偏光纖器件實(shí)現(xiàn)功率放大，輸出線偏振的高功率脈沖激光；
[0018]⑶、本實(shí)用新型采用的預(yù)放大結(jié)構(gòu)級(jí)數(shù)可擴(kuò)展，每級(jí)預(yù)防大結(jié)構(gòu)增益光纖長(zhǎng)度和半導(dǎo)體激光器泵浦功率可變，可調(diào)參數(shù)多，靈活性大；
[0019](4)、本實(shí)用新型采用的放大結(jié)構(gòu)，可方便地用于高功率皮秒和飛秒脈沖光纖激光的脈沖壓縮；
[0020](5)、本實(shí)用新型采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大的結(jié)構(gòu)，能有效減小放大過(guò)程中的高階非線性光學(xué)效應(yīng)的影響，放大后的脈沖時(shí)間頻譜波形保持良好；
[0021](6)、本實(shí)用新型采用的放大結(jié)構(gòu)適用于納秒、皮秒、或飛秒脈沖激光的放大；
[0022](7)、本實(shí)用新型采用的放大結(jié)構(gòu)適用于不同波段及多波段脈沖的放大，可以采用不同摻雜稀土元素(鐿、鉺、銩、欽、鐠等)增益光纖；
[0023](8)、本實(shí)用新型采用全光纖結(jié)構(gòu)，激光放大器尺寸小，重量輕，可集成化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型基于一級(jí)正向預(yù)放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型基于一級(jí)反向預(yù)放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本實(shí)用新型基于二級(jí)正向預(yù)放大結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0028]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同類(lèi)技術(shù)人員的理解:
[0029]參閱圖1，本實(shí)用新型給出了一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置即激光放大器，它包括種子源000、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)(或多級(jí))預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、…及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200 ;種子源000保偏輸出偏振方向水平的線偏振光，通過(guò)保偏熔接進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)(或多級(jí))預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、...，在預(yù)放大結(jié)構(gòu)的每一級(jí)，脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度輸出，最后預(yù)放大結(jié)構(gòu)輸出偏振態(tài)為豎直方向(預(yù)放大結(jié)構(gòu)級(jí)數(shù)是偶數(shù)時(shí)為水平方向)線偏振光；然后，功率放大的線偏振光通過(guò)保偏熔接進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200，脈沖功率進(jìn)一步得到放大，同時(shí)在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的作用下偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)90度，最終偏振分束器一保偏端輸出偏振態(tài)固定(水平方向或豎直方向)的高功率脈沖激光。由于預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、120、…和主放大結(jié)構(gòu)200都采用了偏振分束器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡相作用的方式，固定偏振方向的偏振脈沖光通過(guò)保偏熔接偏振分束器一個(gè)保偏端進(jìn)入一級(jí)(或多級(jí))預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、120、…或主放大結(jié)構(gòu)200時(shí)可以在普通非保偏增益光纖中進(jìn)行功率預(yù)放大，在非保偏雙包層增益光纖或光子晶體光纖中進(jìn)行功率主放大，再通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡脈沖光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，然后原路返回功率再次放大，最后通過(guò)偏振分束器另一保偏端輸出。結(jié)構(gòu)中增益光纖、普通單模光纖等非保偏光纖受到環(huán)境中機(jī)械震動(dòng)、溫度變化等因素的干擾不會(huì)改變輸出脈沖光的偏振態(tài)。因此在本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可以采用普通非保偏光纖器件實(shí)現(xiàn)功率放大，同時(shí)保證輸出固定線偏振態(tài)的高功率脈沖激光。另外由于采用級(jí)聯(lián)放大的結(jié)構(gòu)，脈沖在自相位調(diào)制作用下得到展寬，高階非線性效應(yīng)得到有效減弱，脈沖形狀保持良好。通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)放大結(jié)構(gòu)光纖類(lèi)型、長(zhǎng)度以及泵浦光功率，可實(shí)現(xiàn)不同功率、脈沖寬度等參數(shù)的保偏激光輸出。
[0030]實(shí)施例1
[0031]參閱圖2，為本實(shí)用新型基于一級(jí)正向預(yù)放大結(jié)構(gòu)的示意圖，其包括種子源000、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)I1及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200。種子源000可以為調(diào)Q脈沖激光器，也可以為鎖模脈沖激光器，一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110包括:保偏光纖隔離器111、偏振分束器112、半導(dǎo)體激光器113、波分復(fù)用器114、摻鉺增益光纖115及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116。偏振分束器112公共端為普通非保偏單模光纖，半導(dǎo)體激光器113工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm，摻鉺增益光纖115優(yōu)選單模光纖，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116對(duì)波長(zhǎng)在1560nm的脈沖光有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度?；诜ɡ谛D(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200包括保偏光纖隔離器201、偏振分束器202、半導(dǎo)體激光器203、204、泵浦合束器205、增益光纖206及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207。偏振分束器202公共端為普通非保偏單模光纖，半導(dǎo)體激光器203,204工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm，高功率輸出，摻鉺增益光纖206優(yōu)選雙包層光纖，泵浦合束器205輸入端為(2+1)，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207工作在高功率下，在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
[0032]種子源000通過(guò)偏振分束器001保偏輸出線偏振脈沖光，通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器111輸入端，保偏光纖隔離器111輸出端和偏振分束器112保偏一端連接，然后偏振分束器112公共端連接波分復(fù)用器114信號(hào)端，波分復(fù)用器114輸出端和泵浦端分別和摻鉺增益光纖115、半導(dǎo)體激光器113相連，摻鉺增益光纖115另一端連接法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116。脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度經(jīng)偏振分束器112保偏另一端輸出；然后，功率放大的線偏振光通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器201進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200,偏振分束器202 —保偏端和保偏光纖隔離器201輸出端保偏熔接，泵浦合束器205輸入信號(hào)端、2個(gè)泵浦端、輸出端分別和偏振分束器202公共端、半導(dǎo)體激光器203、204、摻鉺增益光纖206連接，摻鉺增益光纖206另一端和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207連接，脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207作用下功率進(jìn)一步來(lái)回兩次放大，同時(shí)脈沖偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)90度，最終偏振分束器202 —保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光；結(jié)構(gòu)中增益光纖、普通單模光纖等非保偏光纖受到環(huán)境中機(jī)械震動(dòng)、溫度變化等因素的干擾也不會(huì)改變輸出脈沖光的偏振態(tài)。另外由于采用級(jí)聯(lián)放大的結(jié)構(gòu)，脈沖在自相位調(diào)制作用下通過(guò)一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110得到展寬，高階非線性效應(yīng)得到有效減弱，脈沖形狀保持良好。最終偏振分束器202 —保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光。
[0033]實(shí)施例2
[0034]參閱圖3，為本實(shí)用新型基于一級(jí)反向預(yù)放大結(jié)構(gòu)的示意圖，其包括種子源000、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)I1及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200。種子源000可以為調(diào)Q脈沖激光器，也可以為鎖模脈沖激光器，一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110包括:保偏光纖隔離器111、偏振分束器112、半導(dǎo)體激光器113、波分復(fù)用器114、摻鉺增益光纖115及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116。偏振分束器112公共端為普通非保偏單模光纖,半導(dǎo)體激光器113工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm，增益光纖115優(yōu)選摻鉺離子單模光纖，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116對(duì)波長(zhǎng)在1560nm的脈沖光有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度?；诜ɡ谛D(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200包括保偏光纖隔離器201、偏振分束器202、半導(dǎo)體激光器203、204、泵浦合束器205、增益光纖206及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207。偏振分束器202公共端為普通非保偏單模光纖，半導(dǎo)體激光器203、204工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm，高功率輸出，摻鉺增益光纖206優(yōu)選雙包層光纖，泵浦合束器205輸入端為(2+1)，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207工作在高功率下，在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
[0035]種子源000通過(guò)偏振分束器001保偏輸出線偏振脈沖光，通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器111輸入端，保偏光纖隔離器111輸出端和偏振分束器112保偏一端連接，然后偏振分束器112公共端連接摻鉺增益光纖115，摻鉺增益光纖115另一端連接波分復(fù)用器114，波分復(fù)用器114信號(hào)端和泵浦端分別和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116、半導(dǎo)體激光器113相連。脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度經(jīng)偏振分束器112保偏另一端輸出；然后，功率放大的線偏振光通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器201進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200,偏振分束器202 —保偏端和保偏光纖隔離器201輸出端保偏熔接，泵浦合束器205輸入信號(hào)端、2個(gè)泵浦端、輸出端分別和偏振分束器202公共端、半導(dǎo)體激光器203、204、摻鉺增益光纖206連接，摻鉺增益光纖206另一端和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207連接，脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207作用下功率進(jìn)一步來(lái)回兩次放大，同時(shí)脈沖偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)90度，最終偏振分束器202另一保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光；結(jié)構(gòu)中增益光纖、普通單模光纖等非保偏光纖受到環(huán)境中機(jī)械震動(dòng)、溫度變化等因素的干擾也不會(huì)改變輸出脈沖光的偏振態(tài)。另外由于采用級(jí)聯(lián)放大的結(jié)構(gòu)，脈沖在自相位調(diào)制作用下通過(guò)一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110得到展寬，高階非線性效應(yīng)得到有效減弱，脈沖形狀保持良好。最終偏振分束器202 —保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光。[0036]實(shí)施例3
[0037]參閱圖4，為本實(shí)用新型基于二級(jí)正向預(yù)放大結(jié)構(gòu)示意圖，其包括種子源000、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的二級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、120及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200。種子源000可以為調(diào)Q脈沖激光器，也可以為鎖模脈沖激光器，二級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、120包括:保偏光纖隔離器111、121、偏振分束器112、122、半導(dǎo)體激光器113、123、波分復(fù)用器114、124、摻鉺增益光纖115、125及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116、126。偏振分束器112、122公共端為普通非保偏單模光纖，半導(dǎo)體激光器113、123工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm,增益光纖115、125優(yōu)選摻鉺單模光纖，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116、126對(duì)波長(zhǎng)在1560nm的脈沖光有足夠高(如大于98%)的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度?；诜ɡ谛D(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200包括保偏光纖隔離器201、偏振分束器202、半導(dǎo)體激光器203、204、泵浦合束器205、增益光纖206及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207。偏振分束器202公共端為普通非保偏單模光纖，半導(dǎo)體激光器203、204工作波長(zhǎng)優(yōu)選976nm，高功率輸出，增益光纖206優(yōu)選摻鉺雙包層光纖，泵浦合束器205輸入端為(2+1)，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207工作在高功率下，在脈沖中心波長(zhǎng)處有足夠高(如大于98%)的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
[0038]種子源000通過(guò)偏振分束器001保偏輸出線偏振脈沖光，通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器111依次進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的二級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110、120。在預(yù)防大結(jié)構(gòu)第一級(jí)，保偏光纖隔離器111輸出端和偏振分束器112保偏一端連接，然后偏振分束器112公共端連接波分復(fù)用器114信號(hào)端，波分復(fù)用器114輸出端和泵浦端分別和摻鉺增益光纖115、半導(dǎo)體激光器113相連,摻鉺增益光纖115另一端連接法拉第旋轉(zhuǎn)鏡116。脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度經(jīng)偏振分束器112保偏另一端輸出；在預(yù)防大結(jié)構(gòu)第二級(jí)，保偏光纖隔離器121輸出端和偏振分束器122保偏一端連接，然后偏振分束器122公共端連接波分復(fù)用器124信號(hào)端，波分復(fù)用器124輸出端和泵浦端分別和摻鉺增益光纖125、半導(dǎo)體激光器123相連，摻鉺增益光纖125另一端連接法拉第旋轉(zhuǎn)鏡126，脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡126作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度經(jīng)偏振分束器122保偏另一端輸出；脈沖在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡作用下功率往返放大兩次，同時(shí)脈沖偏振方向旋轉(zhuǎn)90度輸出；然后，預(yù)防大結(jié)構(gòu)輸出的線偏振光通過(guò)保偏熔接連接保偏光纖隔離器201進(jìn)入基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)200，脈沖功率進(jìn)一步得到放大，同時(shí)在法拉第旋轉(zhuǎn)鏡207的作用下的脈沖偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)90度，最終偏振分束器202 —保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光；結(jié)構(gòu)中增益光纖、普通單模光纖等非保偏光纖受到環(huán)境中機(jī)械震動(dòng)、溫度變化等因素的干擾也不會(huì)改變輸出脈沖光的偏振態(tài)。另外由于采用級(jí)聯(lián)放大的結(jié)構(gòu)，脈沖在自相位調(diào)制作用下通過(guò)一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)110得到展寬，高階非線性效應(yīng)得到有效減弱，脈沖形狀保持良好。最終偏振分束器202 —保偏端輸出偏振態(tài)固定的高功率脈沖激光。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振自動(dòng)穩(wěn)定控制的全光纖級(jí)聯(lián)激光放大裝置，其特征在于:該裝置包括種子源(000)、基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(110)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(120、…)及基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)(200)，種子源(000)保偏輸出固定偏振態(tài)的線偏振脈沖激光，依次通過(guò)所述基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(110)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(120、…)和基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)(200);基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)(200)中偏振分束器(202)—保偏端為輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述種子源(000)輸出的脈沖激光為皮秒或飛秒鎖模光纖激光,或者是納秒鎖模光纖激光，通過(guò)偏振分束器(001)輸出線偏振脈沖激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的一級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(110)或多級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)(120、…)的各級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)相同；多級(jí)放大采用級(jí)聯(lián)方式，每級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)包括保偏光纖隔離器、偏振分束器、半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器或泵浦合束器、增益光纖及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，各級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)內(nèi)增益光纖類(lèi)型和長(zhǎng)度相同或不同；每級(jí)預(yù)放大結(jié)構(gòu)中保偏光纖隔離器、偏振分束器、半導(dǎo)體激光器、波分復(fù)用器或泵浦合束器、增益光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡依次連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:所述的保偏光纖隔離器的輸入端和輸出端均采用保偏熔接方式熔接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:所述的增益光纖為摻雜稀土元素中的一種或多種摻雜離子的單模光纖或大模場(chǎng)光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:所述的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的基于法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的主放大結(jié)構(gòu)(200)包括保偏光纖隔離器(201)、偏振分束器(202)、兩半導(dǎo)體激光器(203、204)、泵浦合束器(205)、增益光纖(206)及法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(207)，所述保偏光纖隔離器(201)、偏振分束器(202)、兩半導(dǎo)體激光器(203、204)、泵浦合束器(205)、增益光纖(206)、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(207)依次連接，偏振分束器(202) —保偏端為輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于:所述的增益光纖(206)為摻雜稀土元素離子中的一種或多種摻雜的單模光纖、大模場(chǎng)多模光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于:所述的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(207)工作在高功率下，在脈沖中心波長(zhǎng)處有大于98%的反射率，同時(shí)改變偏振方向90度。
【文檔編號(hào)】H01S3/13GK203826765SQ201420200033
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】曾和平, 王超 申請(qǐng)人:上海朗研光電科技有限公司