[发明专利]一种基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统

权利要求书

1.一种基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，包括：脉冲注入模块、预放模块、分束模块、放大模块、合束模块、反馈模块以及输出模块，其特征在于：所述分束模块、放大模块、合束模块依次相连，所述反馈模块将分束模块入端和合束模块出端相连，形成闭合的环形反馈结构；

所述脉冲注入模块包括脉冲激光器和第一在线偏振无关隔离器，其中所述脉冲注入模块的注入脉冲重复频率为 30kHz，脉宽 100ns，平均功率为 5W ，波形为方波；

所述预放模块包括第一激光器、第一泵浦合束器、第一有源光纤、第二在线偏振无关隔离器、第一包层光滤除器，第一激光器为第一激光二极管，其中所述预放模块的第一激光二极管通过第一泵浦合束器耦合进第一有源光纤从而实现注入脉冲的预放大，第一有源光纤出纤与第一包层光滤除器入纤相熔接，第一包层光滤除器滤除剩余泵浦光以保护预放模块后的器件，第二在线偏振无关隔离器隔离反向传输光保护预放模块；

所述分束模块包括第一光纤耦合器，第一光纤耦合器为 2×2 耦合器，输入耦合比为1:1，其中一个输入端口与预放模块的第二在线偏振无关隔离器的出纤相熔接，另一个输入端口与所述反馈模块的第三在线偏振无关隔离器的出纤相熔接，形成单向传输的闭合环形反馈结构，出纤分别与所述放大模块的光学可变延时线入纤相熔接；

所述放大模块包括至少 2 路并联的放大器，所述每路放大器包括光学可变延时线、第二激光器、第二泵浦合束器、第二有源光纤、第二包层光滤除器，第二激光器为第二激光管，第二激光二极管通过第二泵浦合束器耦合进第二有源光纤从而实现脉冲放大，第二有源光纤出纤与第二包层光滤除器入纤相熔接，第二包层光滤除器滤除剩余泵浦光以保护放大模块后的器件；

所述合束模块包括第二光纤耦合器，第二光纤耦合器为 2×1 结构，输入耦合比为1:1，从而各路放大器输出脉冲在此处实现相干叠加；

所述反馈模块包括第三光纤耦合器和第三在线偏振无关隔离器，第二光纤耦合器的输出光纤与反馈模块的第三光纤耦合器输入端口相熔接，第三光纤耦合器输出耦合比为 99:1，反馈模块的第三光纤耦合器的 1%出纤与第三在线偏振无关隔离器入纤相熔接，第三在线偏振无关隔离器出纤与所述分束模块的第一光纤耦合器另一个输入端口相熔接构成单向传输的闭合环形反馈结构；各放大环形腔的相位同步，从而在合束模块的光纤耦合器)实现相干叠加；反馈模块第三光纤耦合器的 99%出纤与输出模块的 QBH输出光缆入纤相熔接，在 QBH 输出光缆的输出端输出合束脉冲激光；

所述放大模块的光学可变延时线控制各路放大器的腔长差ΔL 为 5.7mm~10mm，所述预放模块和/或放大模块的有源光纤长度为 1.5m，所述放大模块各路放大器的同类型器件尾纤的长度差异不超过 0.5mm，所述放大模块各路放大器所有器件在熔接过程中产生的总长度差异不超过 5mm。

2.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：所述脉冲注入模块、预放模块、环形反馈结构、输出模块依次相连。

3.根据权利要求 1所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：第三在线偏振无关隔离器最高承受功率 30W。

4.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：第一和第二有源光纤均为纤芯/外包层直径为 30μm/250μm 的双包层掺镱光纤。

5.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：第二激光二极管最大输出功率 70W，输出波长 975nm，由同一电源驱动两路所述的放大模块。

6.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：放大模块的各路放大器同类型器件型号、批次、尾纤长度均保持一致。

7.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：所述分束模块光纤耦合器的输出端的个数和合束模块光纤耦合器的输入端的个数分别至少为 2 个，且分束模块光纤耦合器的输出耦合比与合束模块光纤耦合器的输入耦合比均为等比例。

8.根据权利要求 1 所述的基于环形反馈结构的脉冲注入式相干合束激光系统，其特征在于：相干合束激光系统输出脉冲重复频率为 30kHz，脉宽 100ns，平均功率 100W，波形为方波。