[发明专利]一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器

说明书

本发明提供一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，利用高速脉冲调制电路板对窄线宽半导体激光器种子源进行调制，产生200ps～1ns窄脉冲信号，通过两级保偏光纤预放大级和两次窄带滤波进行窄线宽脉冲的小信号放大,功放级采用反向泵浦加高掺杂光纤实现功率放大获得高功率的1um基频信号光。因基频光光谱边模抑制比高、线宽窄、峰值功率高，本发明的激光器有着较高的倍频转换效率，并且脉宽和冲频在较大范围内任意可调，同时具备低成本的优势，在工业微加工领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域与激光技术领域，特别涉及到全光纤窄脉冲，短波长的光纤激光器和放大器领域。

背景技术

短波长(绿光和紫外)的窄脉冲(皮秒和纳秒)的脉冲激光器已经被广泛应用于各种精密精细加工的细分领域和行业，比如1ns左右的绿光激光器可以用于塑料打标，精密清洗，镀金和镀镍上打标，涂层刻蚀(汽车和太阳能)，高强度碳和玻璃纤维钻孔，太阳能硅片、电池极片、IC芯片和3C行业的PCB等精密切割；而1ns左右的紫外光脉冲激光器可以用于塑料和金属打标，玻璃/液晶打标和医疗器械EFTE涂层去除。皮秒的紫外脉冲激光器可用于精密雕刻、精细清洗，切割高亮度LED，PFC切割(3C行业)，薄膜划线与刻涂(太阳能行业)，铝和不锈钢的黑色打标，玻璃与蓝宝石的打标与刻蚀，塑料制品中的可控烧蚀和医用管上的标记和切割多个应用领域，前景十分可观。

目前市场上主要是以皮秒和纳秒短波长固体激光器为主，但固体激光器由于结构的限制使得它的价格和维护运行成本都比较昂贵，光电转换效率低，此外固体激光器空间光学设计复杂，对环境敏感度太高所导致的可靠性差使得加工效率比较低，而且无法实现智能高集成度化集成系统。

高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器可以解决绝大多数传统窄脉冲(皮秒和亚纳秒)固体激光器所存在的问题，不仅可以实现比较紧凑的全光纤结构设计，而且脉宽和重频灵活可调，不受外部环境(温湿度，振动等)的干扰，加工效率高，而且价格上也可以做到更低廉，是新一代的微纳级加工利器。

本发明首次提出利用两级的环形窄带高反光纤光栅进行窄带滤波的全光纤结构来实现高峰值功率的基频光输出，通过有效降低基频光的线宽，大大提高了基频光向短波长转化效率(大于65％)，实现高效的短波长，皮秒到纳秒的光纤激光输出。

截止目前，尚未检索到有关于利用窄带高反光纤光栅来进行窄带滤波，实现高峰值功率短波长脉冲输出的光纤激光器的专利和报道。

发明内容

本发明提供一种高峰值功率皮秒和纳秒短波长光纤激光器，组成包括任意波发生器(1)、高速脉冲调制板(2)、通信驱动板(3)、种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、高反光栅(6)、单模泵浦源(7)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、多模锁波长泵浦源(13)、隔离器(14)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)构成。

任意波发生器(1)、通信驱动板(3)连接高速脉冲调制板(2)，高速脉冲调制板(2)依次连接种子源激光器(4)、保偏环形器(5)、波分复用器(8)、单模掺镱光纤(9)、保偏环形器(5)、模场匹配器(10)、保偏10/125掺镱光纤(11)、(1+1)×1反向合束器(12)、隔离器(14)、模场匹配器(10)、保偏30/250掺镱光纤(15)、(2+1)×1反向合束器(16)、大功率锁波长多模泵浦源组(17)、准直器(18)、倍频组件(19)；

其中，第一个保偏环形器(5)的第一端口连接种子源激光器(4)、第二端口连接高反光栅(6)、第三端口连接波分复用器(8)；

第二个保偏环形器(5)的第一端口连接单模掺镱光纤(9)、第二端口连接高反光栅(6)、第三端口模场匹配器(10)；