一種皮秒脈沖光纖激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光技術領域，特別涉及一種皮秒脈沖光纖激光器。
【背景技術】
[0002]超短脈沖光纖激光器在通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)學、光信息處理、全色顯示和激光印刷等領域具有廣闊的應用前景。其最直接的應用就是作為超快光源，形成多種時間分辨光譜技術和栗浦/探測技術，作為超快激光放大器的種子光源，可用于光纖型光參量振蕩器與放大器系統(tǒng)，并可使用周期性極化鈮酸鋰(PPLN)進行高效倍頻或頻率轉換。它的發(fā)展帶動了物理、化學、生物、材料與信息科學的研究進入微觀超快過程領域。特別在工業(yè)加工領域中的藍寶石加工、FPD加工、PCB刻寫、半導體材料加工以及熱敏材料的處理等方面有著難以取代的優(yōu)勢。
[0003]高峰值功率皮秒脈沖光纖激光器作為高功率皮秒脈沖光纖激光器中的一種，現(xiàn)有的技術方案中較普遍的是用皮秒級半導體激光器作為種子源，以MOPA方式放大來實現(xiàn)。該方法依賴于半導體激光器的脈沖調制，一般只能得到脈寬為幾百皮秒的脈沖輸出，難以得到脈寬達到幾十皮秒的脈沖，從而難以實現(xiàn)很高的峰值功率輸出。也有應用皮秒脈沖光纖激光器作為種子源轉接固體放大器或者桿狀大芯徑光纖放大器進行高峰值功率放大的方案，顯然，這樣的系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)光纖輸出與空間光轉換的過程，如此難免會對系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生嚴重的影響。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種皮秒脈沖光纖激光器，旨在獲得穩(wěn)定的、高峰值功率的窄帶皮秒脈沖激光。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種皮秒脈沖光纖激光器，包括依次設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，所述聲光調制器的開關周期和開門時間可調，通過調節(jié)所述開關周期調節(jié)脈沖輸出頻率，通過調節(jié)所述開門時間調節(jié)每個所述開關周期內輸出的皮秒光脈沖個數(shù)，所述聲光調制器的開關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。
[0006]本發(fā)明采用鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源輸出高頻皮秒光脈沖，通過一級放大系統(tǒng)和二級放大系統(tǒng)進行能量放大，并由聲光調制器對輸出頻率進行調制，獲得低頻皮秒脈沖，再通過三級放大系統(tǒng)和四級放大系統(tǒng)進行放大，獲得穩(wěn)定的、低頻的、高峰值功率皮秒激光脈沖，輸出峰值功率可高達幾百千瓦，且通過調節(jié)聲光調制器的開門周期和開門時間使輸出頻率及脈沖個數(shù)可調。本發(fā)明結構簡單，將若干通用型的器件進行特殊的合理的設計，使其功能巧妙配合，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率可調的高峰值功率皮秒激光輸出。該皮秒脈沖激光器可作為高性能超短脈沖光源，在通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)學、光信息處理、全色顯示和激光印刷等領域具有廣闊的應用，特別在工業(yè)加工領域中的藍寶石加工、FPD加工、PCB刻寫、半導體材料加工以及熱敏材料的處理等方面有著難以取代的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實施例提供的皮秒脈沖光纖激光器的結構示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明實施例提供的鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源輸出的脈沖頻率示意圖；
[0009]圖3是本發(fā)明實施例提供的經(jīng)過聲光調制器調制后的一種脈沖頻率示意圖；
[0010]圖4是本發(fā)明實施例提供的經(jīng)過聲光調制器調制后的另一種脈沖頻率示意圖；
[0011]圖5是本發(fā)明實施例提供的經(jīng)過一級、二級放大系統(tǒng)放大后的脈沖光譜示意圖；
[0012]圖6是本發(fā)明實施例提供的經(jīng)過第一、第二帶通光纖濾波器后的脈沖光譜示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]以下結合具體實施例對本發(fā)明的具體實現(xiàn)進行詳細描述:
[0015]請參考圖1，本發(fā)明實施例提供一種皮秒脈沖光纖激光器，包括依次設置的鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源01 (SEED)、一級放大系統(tǒng)02、第一帶通光纖濾波器04、二級放大系統(tǒng)05、聲光調制器07 (AOM)、第二帶通光纖濾波器08、三級放大系統(tǒng)09、四級放大系統(tǒng)11以及輸出端帽12。為了防止脈沖反向傳輸損壞器件，優(yōu)選在一級放大系統(tǒng)02和第一帶通光纖濾波器04之間設置第一隔離器03，在二級放大系統(tǒng)05和聲光調制器07之間設置第二隔離器06，在三級放大系統(tǒng)09和四級放大系統(tǒng)11之間設置第三隔離器10。SEEDOl連接一級放大系統(tǒng)02，一級放大系統(tǒng)02的輸出端連接第一隔離器03的輸入端，第一隔離器03的輸出端連接第一帶通光纖濾波器04的輸入端，第一帶通光纖濾波器04的輸出端連接二級放大系統(tǒng)05，二級放大系統(tǒng)05的輸出端連接第二隔離器06的輸入端，第二隔離器06的輸出端連接聲光調制器07的輸入端，聲光調制器07的輸出端連接第二帶通光纖濾波器08的輸入端，第二帶通光纖濾波器08的輸出端連接三級放大系統(tǒng)09的輸入端，三級放大系統(tǒng)09的輸出端連接第三隔離器10的輸入端，第三隔離器10的輸出端連接四級放大系統(tǒng)11，四級放大系統(tǒng)11的輸出端連接輸出端帽12。
[0016]SEEDOl輸出高頻皮秒光脈沖，如圖2，該皮秒光脈沖的頻率為兆赫茲，通常大于I兆，脈沖寬度可以為10?lOOps，但不局限于該范圍。皮秒光脈沖經(jīng)過一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05進行放大，使輸出平均功率達到瓦量級以便抑制三級放大系統(tǒng)09的受激自發(fā)輻射和非線性效應。放大后的光脈沖進入聲光調制器07，聲光調制器07是一種頻率調制器件，聲光調制器07的開關周期和開門時間可調，通過調節(jié)開關周期可以調節(jié)其輸出頻率，該輸出頻率也就是該激光器的激光脈沖輸出頻率。通過調節(jié)開門時間調節(jié)每個開關周期內輸出的皮秒光脈沖個數(shù)。在這里可以理解，聲光調制器07對皮秒光脈沖的原始頻率沒有影響，在開門時間內，輸出的皮秒光脈沖仍然以其原有的兆赫茲頻率通過聲光調制器07，而在開門時間內能夠輸出多少個皮秒光脈沖取決于開門時間，如開門時間較短，則可能僅輸出一個皮秒光脈沖，如圖3 ;如開門時間較長，則輸出皮秒光脈沖序列，如圖4。對于整個激光器，一次開門輸出一個激光脈沖，該激光脈沖可能包含一個皮秒光脈沖或者包含由多個皮秒光脈沖形成的序列。在本實施例中，聲光調制器07的開關頻率小于鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源01的光脈沖輸出頻率，進而獲得低頻脈沖，并通過三級放大系統(tǒng)09和四級放大系統(tǒng)11提升其峰值功率。
[0017]本實施例通過鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源01輸出高頻皮秒光脈沖，通過一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05進行能量放大，并由聲光調制器07對輸出頻率進行調制，獲得低頻皮秒光脈沖，再通過三級放大系統(tǒng)09和四級放大系統(tǒng)11進行放大，獲得穩(wěn)定的、低頻的、高峰值功率皮秒激光脈沖，輸出峰值功率可高達幾百千瓦，且通過調節(jié)聲光調制器07的開門周期和開門時間使輸出激光脈沖頻率以及脈沖個數(shù)可調。本發(fā)明結構簡單，將若干通用型的器件進行特殊的合理的設計，使其功能巧妙配合，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率可調的高峰值功率皮秒激光輸出。該皮秒脈沖激光器可作為高性能超短脈沖光源，在通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)學、光信息處理、全色顯示和激光印刷等領域具有廣闊的應用，特別在工業(yè)加工領域中的藍寶石加工、FPD加工、PCB刻寫、半導體材料加工以及熱敏材料的處理等方面有著難以取代的優(yōu)勢。
[0018]在本實施例中，SEEDOI可以采用鎖模皮秒脈沖光纖激光器。SEEDOl輸出大于I兆赫茲的脈寬為1ps?10ps的皮秒光脈沖。鎖模皮秒脈沖光纖激光器種子源01的輸出頻率很高，但平均功率及峰值功率較低，因此需要降低脈沖頻率后對低頻光脈沖進行再放大。本實施例使用一級、二級放大系統(tǒng)05對該種子源信號進行放大，使輸出平均功率達到瓦量級以便抑制三級放大系統(tǒng)09的受激自發(fā)輻射和非線性效應。另外，在一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05后方分別設置第一隔離器03和第二隔離器06，以隔離反向光信號，以保護一級放大系統(tǒng)02和二級放大系統(tǒng)05，再通過聲光調制器07進行頻率調制。
[0019]進一步地，通過聲光調制器07對高頻皮秒光脈沖序列進行脈沖選擇，聲光調制器07的開關頻率決定了激光脈沖輸出頻率，在SEEDOl的輸出頻率為幾兆赫茲以上的情況下，該聲光調制器07的開門頻率可選擇50KHz?1MHz，經(jīng)過選頻后的光脈沖頻率下降為50KHz?IMHz可調。再通過所述三級放大系統(tǒng)09和四級放大系統(tǒng)11進行再放大，提高峰值功率。由四級放大系統(tǒng)11輸出的光脈沖峰值功率可達百KW級。并且，通過改變聲光調制器07的開門時間，可以自由選擇通過聲