[发明专利]基于单晶光纤偏振控制的多通超短脉冲激光放大器

说明书

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种基于单晶光纤偏振控制的多通超短脉冲激光放大器。该放大器包括信号光调节单元、单晶光纤、偏振旋转单元、双色镜单元和泵浦光调节单元；线偏振光经过信号光调节单元后进入单晶光纤的第一端面，由单晶光纤的第二端面出射的信号光经双色镜单元反射后进入偏振旋转单元，由偏振旋转单元出射的信号光沿原光路再经双色镜单元反射后进入单晶光纤的第二端面；由泵浦光调节单元发出的泵浦光经双色镜单元透射后进入单晶光纤的第二端面。本发明利用对超短脉冲激光的偏振控制，使得放大的激光可以在新型的放大介质单晶光纤中多次通过，提取增益介质中的储存能量，从而实现高功率高能量的超短脉冲激光输出。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种基于单晶光纤偏振控制的多通超短脉冲激光放大器。

背景技术

高功率高能量飞秒激光具有脉宽窄、峰值功率高等优点，在超精细微加工、微光子器件制造、超快非线性光学、太赫兹产生、纳米生物工程、国防激光武器等领域有着广泛的应用，具有高功率高能量的超短脉冲激光器一直是研究的重点。目前在超快激光放大过程中，典型的放大方式有光纤激光放大和固体激光放大，但是这两种不同的超短脉冲放大器都具有自身的优缺点。光纤放大器具有体积小、集成度高、稳定性好、免维护和光束质量好等优点，因此得到了广泛的研究。加之此类激光器具有大的表面体积比，散热性能好，热光效应引起的光束畸变小，尤其适合高功率激光的输出，因此采用此种结构已经实现了万瓦级的连续激光输出。但是，在超快激光放大中，由于光纤的有限模场面积限制，使得超短激光脉冲在光纤中传输时，会产生严重的非线性效应，导致脉冲的时域畸变，波长转移等，因此在光纤中通常情况下很难实现高能量的超短脉冲输出。而固体激光器具备较大的模场面积，非线性效应小，可以输出高的脉冲能量以及峰值功率，但是在高功率放大过程中，由于固体放大介质容易受热效应的影响，输出光束质量无法有效保证，而且放大增益比较低，通常得借助于再生放大或者复杂的多通放大，结构复杂，稳定性较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于单晶光纤偏振控制的多通超短脉冲激光放大器。

本发明的技术解决方案是：一种基于单晶光纤偏振控制的多通超短脉冲激光放大器，其特殊之处在于：包括信号光调节单元、单晶光纤、偏振旋转单元、双色镜单元和泵浦光调节单元；

线偏振光经过信号光调节单元后进入单晶光纤的第一端面，由单晶光纤的第二端面出射的信号光经双色镜单元反射后进入偏振旋转单元，由偏振旋转单元出射的信号光沿原光路再经双色镜单元反射后进入单晶光纤的第二端面；

由泵浦光调节单元发出的泵浦光经双色镜单元透射后进入单晶光纤的第二端面。

进一步地，上述信号光调节单元包括半波片和偏振分光棱镜，线偏振光依次穿过半波片和偏振分光棱镜后进入单晶光纤的第一端面。

进一步地，上述偏振旋转单元包括四分之一波片和信号光反射镜，信号光穿过四分之一波片后入射信号光反射镜，经信号光反射镜反射并再次穿过四分之一波片出射的信号光偏振旋转90°。

进一步地，上述偏振旋转单元与双色镜单元之间设置有信号光聚焦透镜，所述信号光聚焦透镜将入射偏振旋转单元的信号光聚焦成像在信号光反射镜上。

进一步地，上述双色镜单元包括相互垂直设置的第一双色镜和第二双色镜，所述第一双色镜和第二双色镜均对信号光高反并对泵浦光高透。

进一步地，上述泵浦光调节单元包括半导体激光器、泵浦光准直透镜和泵浦光聚焦透镜，半导体激光器发出的泵浦光依次穿过泵浦光准直透镜和泵浦光聚焦透镜后进入双色镜单元。

优选地，上述信号光调节单元与单晶光纤之间设置有信号光二次调节单元，所述信号光二次调节单元包括45°旋光器、第二半波片和第二偏振分光棱镜，第二偏振分光棱镜的反射光方向依次设置有第二信号光聚焦透镜和第二信号光反射镜；