光調(diào)制器07的光脈沖數(shù)量，形成高峰值功率的皮秒光脈沖群。為了使被選擇的皮秒光脈沖能夠穩(wěn)定地通過聲光調(diào)制器07，有必要對其開門時間與輸入信號的皮秒光脈沖進行同步。
[0020]在本實施例中，一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05通常采用細芯徑的增益光纖，其容易在光信號放大后產(chǎn)生非線性效應(yīng)，導(dǎo)致光譜展寬。本實施例的三級放大系統(tǒng)09和四級放大系統(tǒng)11采用較粗芯徑(大于或遠大于一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05的增益光纖的芯徑)的增益光纖，以避免非線性效應(yīng)。
[0021]由于一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05在對皮秒光脈沖進行放大后容易產(chǎn)生非線性效應(yīng)，進而導(dǎo)致皮秒光脈沖的光譜展寬，如圖5，也有可能產(chǎn)生受激自發(fā)輻射，產(chǎn)生干擾，因此在一級放大系統(tǒng)02之后設(shè)置了第一帶通光纖濾波器04，在二級放大系統(tǒng)05之后設(shè)置了第二帶通光纖濾波器08，二者均為窄帶濾波器，分別用于濾除相應(yīng)的光譜展寬的部分以及受激自發(fā)輻射光，使被放大的光信號的光譜分布較為集中，如圖6。
[0022]在本發(fā)明實施例中，各級放大系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為通過波分復(fù)用器(WDM)或者栗浦光合束器(Combiner)將9xxnm栗浦光功率耦合到有源光纖中。當有源光纖是單包層光纖時，采用波分復(fù)用器將單模栗浦激光器的功率耦合進有源光纖的芯內(nèi)；當有源光纖是雙包層光纖時，使用栗浦合束器將多模栗浦激光器的功率耦合進有源光纖的包層內(nèi)。
[0023]以下進一步提供具有具體性能參數(shù)的皮秒脈沖激光器，SEEDOl為使用SESAM的被動鎖模皮秒脈沖光纖激光器，除栗浦臂外全部使用保偏光纖，其中增益光纖為高吸收系數(shù)的高摻鐿單包層保偏光纖，栗浦激光器是單模976nm激光器。SEEDOl性能為:輸出頻率6MHz (鎖模激光器的基頻)、波長1064nm、輸出平均功率5mW、脈沖寬度40ps、線寬0.3nm。通過改變SESAM的調(diào)制深度、腔內(nèi)光纖長度、光纖光柵的反射率等參數(shù)，可以改變SEEDOl的性能，使頻率在5MHz?40MHz可調(diào)，脈寬1ps?10ps可調(diào)。一級放大系統(tǒng)02所使用的有源光纖同為高摻鐿單包層光纖，通過WDM將976nm波長栗浦激光器的功率耦合進有源光纖，對來自SEEDOl的皮秒脈沖信號進行放大，平均輸出功率達到100mW，脈沖寬度仍為40ps，脈沖頻率為6MHz。一級放大系統(tǒng)02經(jīng)過第一隔離器03后連接第一帶通光纖濾波器04進行濾波，濾除一級放大系統(tǒng)02產(chǎn)生的ASE噪聲和少量的非線性光譜。二級放大系統(tǒng)05中的有源光纖為高摻鐿雙包層光纖，光纖芯徑為10/125，通過(2+1) X I合束器將915nm多模栗浦激光器的能量耦合進有源光纖，此級輸出功率為IW?2W。較高的二級放大系統(tǒng)05輸出功率對抑制三級放大系統(tǒng)09的受激自發(fā)輻射和非線性效應(yīng)是有利的。二級放大系統(tǒng)05輸出的光信號經(jīng)過第二隔離器06后連接的聲光調(diào)制器07進行脈沖頻率調(diào)制，實現(xiàn)頻率ΙΟΟΚΗζ、40ps脈寬脈沖光序列輸出。聲光調(diào)制器07輸出調(diào)制后的10KHz的皮秒脈沖激光，通過第二帶通光纖濾波器08進行濾波，濾除二級放大產(chǎn)生的ASE以及非線性效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。聲光調(diào)制器07的開啟時間與頻率為6MHz的輸入信號的皮秒脈沖光信號進行同步，通過調(diào)整開門時間使每次開門可以通過I?40個皮秒脈沖，根據(jù)聲光調(diào)制器07的占空比控制進入三級放大系統(tǒng)09的平均光功率。三級放大系統(tǒng)09中，有源光纖為高摻鐿雙包層光纖，光纖芯徑為40/400，通過(2+1) X I合束器將975nm多模栗浦激光器的功率耦合進有源光纖，此級平均輸出功率為1W，脈沖寬度40ps，脈沖頻率ΙΟΟΚΗζ。同時，對來自聲光調(diào)制器07的I?40個光脈沖均勻放大。當然，對一個光脈沖進行放大的峰值功率是對40個光脈沖進行均勻放大的峰值功率的40倍。三級放大系統(tǒng)09輸出光信號經(jīng)過第三隔離器10后進入四級放大系統(tǒng)11。四級放大系統(tǒng)11中，有源光纖為高摻鐿雙包層光纖，芯徑為40/400，通過(2+1) X I合束器將915nm多模栗浦激光器的功率耦合進有源光纖，此級最大輸出功率為3W，脈沖能量為30微焦爾，脈沖峰值功率為750KW。四級放大系統(tǒng)11連接輸出端帽12，最終通過輸出端帽12輸出最終的激光輸出。
[0024]在一個具體的實施例中，通過調(diào)整聲光調(diào)制器07的開門時間為100ns，開關(guān)周期為1us時，可以獲得脈沖頻率為10KHz的40ps脈寬的單脈沖輸出。不斷增加聲光調(diào)制器07的開門時間至6.4us時，最多可獲得40個40ps脈寬的脈沖群輸出。AOM的開關(guān)周期為lus，開門時間為10ns時，可獲得脈沖頻率為IMHz的40ps脈寬的單脈沖輸出。同樣，AOM的開關(guān)周期在T = Ius?1us變化時，可獲得脈沖頻率為1/T的40ps脈寬的單脈沖輸出或者多個脈沖的脈沖群輸出。當然，隨著脈沖頻率的增加，以及隨著脈沖群中脈沖個數(shù)的增加，每個脈沖的能量及峰值功率會變低，但單脈沖的脈寬不變。
[0025]本發(fā)明實施例適用于摻鐿的波長1030nm-1080nm皮秒脈沖光纖激光器，也適用于摻鉺或者鉺鐿共摻的波長1530nm-1570nm皮秒脈沖光纖激光器，但本發(fā)明不局限于上述兩種波段的皮秒脈沖光纖激光器。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，包括依次設(shè)置的鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源、一級放大系統(tǒng)、第一帶通光纖濾波器、二級放大系統(tǒng)、聲光調(diào)制器、第二帶通光纖濾波器、三級放大系統(tǒng)、四級放大系統(tǒng)以及輸出端帽；所述鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源輸出高頻皮秒光脈沖，所述聲光調(diào)制器的開關(guān)周期和開門時間可調(diào)，通過調(diào)節(jié)所述開關(guān)周期調(diào)節(jié)脈沖輸出頻率，通過調(diào)節(jié)所述開門時間調(diào)節(jié)每個所述開關(guān)周期內(nèi)輸出的皮秒光脈沖個數(shù)，所述聲光調(diào)制器的開關(guān)頻率小于所述鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源的光脈沖輸出頻率，以獲得低頻、高峰值功率的激光脈沖。2.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，在所述一級放大系統(tǒng)和第一帶通光纖濾波器之間設(shè)置第一隔離器，在所述二級放大系統(tǒng)和聲光調(diào)制器之間設(shè)置第二隔離器，在所述三級放大系統(tǒng)和四級放大系統(tǒng)之間設(shè)置第三隔離器。3.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，一個所述激光脈沖含有一個皮秒光脈沖或含有多個皮秒光脈沖構(gòu)成的脈沖序列。4.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源為鎖模皮秒脈沖光纖激光器，輸出兆赫茲的脈寬為1ps?10ps的所述皮秒光脈沖。5.如權(quán)利要求4所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述聲光調(diào)制器的開關(guān)頻率為 50KHz ?IMHz。6.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述一級放大系統(tǒng)和二級放大系統(tǒng)將來自所述鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源的皮秒光脈沖進行放大，以提高進入所述聲光調(diào)制器以及三級放大系統(tǒng)的光信號的能量來抑制所述三級放大系統(tǒng)的受激自發(fā)輻射。7.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述一級放大系統(tǒng)和二級放大系統(tǒng)在對所述皮秒光脈沖進行放大后產(chǎn)生非線性效應(yīng)導(dǎo)致光譜展寬，所述第一帶通光纖濾波器和第二帶通光纖濾波器為窄帶濾波器，用于濾除所述光譜展寬的部分以及受激自發(fā)福射光。8.如權(quán)利要求1所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述一級放大系統(tǒng)、二級放大系統(tǒng)、三級放大系統(tǒng)和四級放大系統(tǒng)均采用有源光纖，所述三級放大系統(tǒng)和四級放大系統(tǒng)采用的有源光纖的芯徑大于所述一級放大系統(tǒng)和二級放大系統(tǒng)采用的有源光纖的芯徑。9.如權(quán)利要求1至8任一項所述的皮秒脈沖光纖激光器，其特征在于，所述四級放大系統(tǒng)輸出光脈沖的峰值功率為百KW級。
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，提供了一種皮秒脈沖光纖激光器，包括鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源、一級放大系統(tǒng)、第一帶通光纖濾波器、二級放大系統(tǒng)、聲光調(diào)制器、第二帶通光纖濾波器、三級放大系統(tǒng)、四級放大系統(tǒng)以及輸出端帽；聲光調(diào)制器的開關(guān)周期和開門時間可調(diào)，通過調(diào)節(jié)開關(guān)周期調(diào)節(jié)脈沖輸出頻率，通過調(diào)節(jié)開門時間調(diào)節(jié)脈沖個數(shù)，以獲得低頻、高峰值功率的激光脈沖。本發(fā)明由聲光調(diào)制器進行頻率調(diào)制，獲得低頻皮秒脈沖，再通過各級放大系統(tǒng)獲得穩(wěn)定低頻高峰值功率的皮秒激光脈沖。其結(jié)構(gòu)簡單，將若干通用型的器件進行特殊的合理的設(shè)計，使其功能巧妙配合，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率可調(diào)的高峰值功率皮秒激光輸出，在激光加工處理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用。
【IPC分類】H01S3/067
【公開號】CN105186270
【申請?zhí)枴緾N201510612658
【發(fā)明人】董杰, 張?zhí)烊A
【申請人】深圳市歐凌鐳射科技有限公司, 深圳朗光科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月23日