[实用新型]纳秒级激光脉冲再生放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器，特别是一种纳秒级激光脉冲再生放大器。它可实现高稳定、高增益的放大，并通过附加后缀脉冲方法降低由放大器增益饱和效应引起激光脉冲时域波形畸变。

背景技术

用于放大纳秒级激光脉冲的再生放大器的输出激光脉冲能量稳定度与输出激光脉冲时域波形畸变相互矛盾。在不考虑增益饱和情况下，激光脉冲在再生放大器腔内多次放大的过程中，再生放大器自身引入的波动随着放大程数的增加不断累积，因此，随着放大程数的增加，输出激光脉冲能量稳定度下降。但是，随着激光脉冲的不断放大，增益介质储能不断消耗，放大器逐渐进入增益饱和状态。在放大器进入增益饱和状态的过程中，再生放大器的输出激光脉冲能量稳定度受到放大器增益介质上能级储能的抑制而趋于稳定。因此，为了获得稳定的输出，再生放大器必须工作在近增益饱和状态。但是，由于增益饱和效应，当再生放大器工作在近增益饱和状态时，脉冲前部相比于后部获得了更大的增益系数，因此输出激光脉冲时间波形畸变。在此我们常用的方波扭曲(square-pulse distortion，简称为SPD)来表征这种由于增益饱和效应引起的畸变，方波扭曲表示为畸变的方波脉冲前沿与后沿的比例。可以通过调整种子整形激光脉冲的时域波形对其进行预补偿。但是，过大的时间波形畸变增加了预补偿的难度和准确度。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种纳秒级激光脉冲再生放大器，在保证再生放大器稳定运行的前提条件下，降低种子激光脉冲被再生放大器放大过程中产生的时间波形畸变。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种纳秒级激光脉冲再生放大器，其特点是由后缀脉冲生成单元、再生放大器单元和电光隔离器构成，所述的后缀脉冲生成单元输出的带后缀的激光脉冲通过光纤输入所述的再生放大器单元，所述的再生放大器单元输出的激光脉冲经所述的电光隔离器输出。

所述的后缀脉冲生成单元是由第一3dB分束器、第二3dB分束器、光纤段和衰减器组成，其位置关系是：种子激光脉冲输入第一3dB光纤分束器，该第一3dB光纤分束器的一个输出端与所述的第二3dB光纤分束器的一个输入端相接，第一3dB光纤分束器的另一个输出端通过所述的光纤段与衰减器相接，该衰减器的输出端与所述的第二3dB光纤分束器的另一个输入端相接，由所述的第二3dB光纤分束器输出的带后缀的激光脉冲是由种子激光脉冲和其后附加的后缀激光脉冲组成的。

所述的再生放大器单元包括一个光学腔，所述的带后缀的激光脉冲经所述的光纤接入，并依次通过非球面凸透镜、二分之一波片、第一法拉第隔离器、球面凸透镜和第二法拉第隔离器输入所述的光学腔，所述的光学腔由第一全反镜、凸透镜和第二全反镜构成稳定腔，在该光学腔内，第一全反镜和凸透镜之间有第一电光开关和四分之一波片，凸透镜和第二全反镜之间设置所述的增益介质。

所述的光学腔由第三全反镜、第四全反镜、第五全反镜折叠。

所述的电光隔离器由第一薄膜偏振片、第二电光开关和第二薄膜偏振片依次连接而成，所述的第一薄膜偏振片和第二薄膜偏振片的法线与光线传输方向成布儒斯特角，并且第一薄膜偏振片的表面垂直于第二薄膜偏振片的表面。

通过调整所述的光纤段的长度，可以改变所述的后缀激光脉冲与种子激光脉冲之间的时间间隔。

所述的再生放大器单元使用受激放大波长与种子激光脉冲波长相匹配的增益介质。所述的增益介质使用合适的泵浦方式。所述的再生放大器单元输出激光信号从第二法拉第隔离器中反射出来。

所述的光学腔内包含一个电光开关和一个四分之一波片。通过控制激光的偏振方向的变化，实现所述的再生放大器对激光脉冲的导入与导出。

所述的再生放大器单元工作在近增益饱和状态，能够对ns级脉宽的激光脉冲实现稳定的放大。

通过控制所述的电光开关的开启的时间宽度来控制激光脉冲在所述的光学腔内往返放大的次数，保证所述的再生放大器单元工作在近增益饱和状态。

所述的后缀激光脉冲与种子激光脉冲的时间间隔和脉宽必须保证两者一同被导入所述的再生放大器单元并被放大。所述的后缀激光脉冲从再生放大器输出后被所述的电光隔离器抑制。

本实用新型的技术效果：