[发明专利]一种包含脉冲分裂功能的再生放大器

说明书

本发明属于激光技术领域，涉及一种包含脉冲分裂功能的再生放大器，第二腔镜、脉冲选择装置、增益装置、脉冲分裂装置、第一腔镜依次放置形成再生放大器，脉冲选择装置从输入的激光脉冲序列中选取激光单脉冲输入再生放大器，该激光单脉冲在再生腔中循环多次，反复被增益装置放大、被脉冲分裂装置分裂成多个得到多次放大的脉冲串，多次放大的脉冲串在时间上重叠堆积，最终在循环至设定圈数时，脉冲选择装置开放一个时间窗口，窗口时长根据脉冲串长度由用户设定，输出激光脉冲串；所获得的脉冲串脉冲间隔数皮秒至数纳秒连续可调，脉冲数量、脉冲数量、包络形状可调，脉冲脉冲串的多样性和控制精度大幅提高。

技术领域:

本发明属于激光技术领域，涉及一种激光器，特别是一种包含脉冲分裂功能的再生放大器。

背景技术：

超快激光器(超短超强脉冲激光器)，具有脉宽窄，峰值功率高，波长可调谐等优点，在高速通信技术、高速摄影、光存储技术、激光核聚变、超精细加工、激光测距、雷达、生物学、激光光谱学、光电取样技术、深空探测等领域具有广泛的应用，对研究超高速现象及微观世界的规律性具有极大的意义。

一般情况下由直接通过锁模技术产生稳定的超短脉冲的重复频率为百兆赫兹，单脉冲为纳焦量级，功率较低，不能直接满足需求应用。为获得超快激光脉冲输出，需要对超短脉冲种子光进行放大。目前，一般采用行波放大或再生放大以及两者结合的方法对超短脉冲种子光进行放大，再生放大器可以从锁模脉冲序列中选出单个激光脉冲，使其在增益介质中往返若干次，经过多次的增益放大，放大器输出的单个激光脉冲的能量可以增大10⁶～10⁷倍，从而可将纳焦量级脉冲放大到毫焦量级，而且再生放大器具有谐振腔结构，放大后的脉冲具有好的光束质量，再生放大器输出的激光可以经过后级放大器继续放大，使能量进一步的提高。

现有的再生放大器，脉冲能量会受到以下两个原因的限制，难以进一步提高：一是若脉冲峰值功率过高，易非线性、自聚焦、等现象严重，甚至损伤激光器器件，故允许的脉冲能量受限；二是再生放大器具有谐振腔结构，当激光脉冲增益等于腔内损耗时，激光输出便饱和，此时放大器还有大量能量未被提取完，故再生放大的提取效率远低于行波放大；另一方面，超精细激光加工越来越多是使用激光脉冲串，实践证明激光脉冲串相较于单个激光脉冲有巨大的优势，大大提高的激光加工工艺的多样性。常规的超快激光器产生脉冲串的方法是：BurstModel，其特点是：在高重频(MHz)降频时，每次放出相邻的多个脉冲，一起进入放大器放大。但是BurstModel产生脉冲串的方法存在问题：脉冲间隔基于种子源重频，多为数十纳秒，且不可调。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种包含脉冲分裂功能的再生放大器，通过将脉冲分裂装置加入到再生放大器中，来提高再生放大器脉冲包能量，同时借助再生放大系统精确的脉冲控制能力，可获得重复频率、脉冲能量、脉冲数量、脉冲间隔、包络形状均可调的激光脉冲串，脉冲间隔数皮秒至数纳秒连续可调，脉冲脉冲串的多样性和控制精度大幅提高。

为了实现上述目的，本发明所述包含脉冲分裂功能的再生放大器主体结构包括脉冲选择装置、增益装置、脉冲分裂装置、第一腔镜、第二腔镜所组成的再生腔；第二腔镜、脉冲选择装置、增益装置、脉冲分裂装置、第一腔镜依次放置形成再生放大器，脉冲选择装置从输入的激光脉冲序列中选取激光单脉冲输入再生放大器，该激光单脉冲在再生腔中循环多次，反复被增益装置放大、被脉冲分裂装置分裂成多个得到多次放大的脉冲串，多次放大的脉冲串在时间上重叠堆积，最终在循环至设定圈数时，脉冲选择装置开放一个时间窗口，窗口时长根据脉冲串长度由用户设定，输出激光脉冲串。

本发明所述脉冲选择装置为基于声光、电光调制器的装置，用于切换激光传播路径，并从输入激光脉冲序列中选取单脉冲输入放大器。

本发明所述的增益装置为固体、光纤或者其他激光增益介质，用于放大激光脉冲能量。