[发明专利]一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器

说明书

本发明公开了一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器。该激光光纤放大器包括重复频率和脉冲宽度连续可调的窄线宽纳秒种子源、两级单模光纤激光放大器、带通滤波器、四级多模光纤激光放大器和高功率光纤端帽。系统分别采用可低损耗熔接的标准光纤器件、高掺杂超大模场光纤及自主化高效率熔接技术来实现全纤化、高功率、可调谐的目的。最终实现了一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器。

背景技术

光纤激光器具有结构紧凑、工作稳定、热管理方便、光束质量高和光光转换效率高等特点，近年来得到广泛的发展和应用，尤其是重复频率和脉冲宽度连续大范围可调、峰值功率高、光束质量好的窄线宽纳秒光纤激光器在非线性频率转换、激光雷达、激光测距和相干合成等领域有广泛的应用前景。

窄线宽纳秒激光脉冲在光纤激光放大器放大过程中，由于光纤中光子和声子的相互作用容易产生受激布里渊散射(SBS)等非线性效应，使其输出功率受到限制。在这个难题下想要获得高功率的窄线宽纳秒激光输出，就要提高SBS的阈值。目前，大多数的研究人员采用对光纤设置温度梯度或设置应力梯度、使用光子晶体光纤或固体晶体作为主放大级的增益介质等方法来提高SBS的阈值，这虽然获得了高功率窄线宽的脉冲输出，但是也带来了一些弊端。

对光纤设置温度梯度或设置应力梯度需要占用大量的空间，增加了系统体积和产品造价，而且受工作环境影响较大，不利于系统的小型化和稳定性；使用光子晶体光纤作为主放大级增益介质存在价格昂贵、不易盘绕的问题，而且其与普通石英光纤之间的熔接技术不成熟，信号光和泵浦光大多通过空间光耦合的方式进入光子晶体光纤，难以实现小型化和全纤化；固体激光放大器散热效果差，导致热效应非常明显，因此固体激光放大器不得不配置冷却系统，这大大增加了激光器的复杂性，降低系统稳定性，使系统难以小型化。因此本发明中采用高掺杂超大模场光纤作为主放大级的增益介质以实现系统的小型化和全纤化。

鉴于可调谐的高相干性光源在科研、国防、医疗与农业生产等方面的应用不断深入，可调谐窄线宽激光器得到了快速发展，但这些激光器受其结构限制，调节范围不是很宽、调节灵活度低，或受其激发机制限制，输出功率不是很高，所以其应用范围受到制约。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明提出一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器，克服传统窄线宽纳秒激光器全光纤化程度不高、输出功率低和可调谐范围小，灵活度低的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种重复频率和脉宽可调谐的窄线宽纳秒全光纤激光放大器，包括沿光路依次设置的重复频率和脉冲宽度连续可调的窄线宽纳秒种子源(A)、两级单模光纤激光放大器(B)、带通滤波器(C)和四级多模光纤激光放大器(D)、高功率光纤端帽(E)。重复频率和脉冲宽度连续可调的窄线宽纳秒种子源(A) 输出重复频率1kHz～100kHz可调、脉冲宽度1ns～200ns可调、平均功率微瓦量级的窄线宽脉冲，通过两级单模光纤激光放大器(B)放大后，输出功率达到毫瓦量级，通过带通滤波器(C)后，单模光纤放大器中产生的光谱噪声得到抑制，再通过四级多模光纤激光放大器(D)对脉冲进行功率放大，最后通过一个带有包层光剥除功能的高功率光纤端帽(E)将激光输出。所述各个模块之间通过光纤熔接形成一个全光纤化的系统。

所述重复频率和脉冲宽度连续可调的窄线宽纳秒种子源(A)连接第一信号光隔离器输入端。