[发明专利]一种超快激光器

权利要求书

1.一种超快激光器，其特征在于，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，所述非线性放大环形镜和所述主振荡腔通过耦合器连接，所述主振荡腔包括与所述耦合器连接的第一增益光纤、与所述第一增益光纤连接的合束器以及用于朝所述第一增益光纤输入光束的第一泵浦光源；

所述第一增益光纤为锥形光纤，定义所述第一增益光纤的直径较小的一端为细端，所述第一增益光纤的直径较大的一端为粗端，所述第一增益光纤的细端与所述耦合器连接，所述第一增益光纤的粗端与所述合束器连接；

所述第一泵浦光源发出的光束被所述合束器反射后，进入所述第一增益光纤，所述非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过所述耦合器、所述第一增益光纤和所述合束器后输出。

2.如权利要求1所述的超快激光器，其特征在于，所述合束器包括聚焦透镜以及二向色镜，所述第一泵浦光源发出的光束透过所述聚焦透镜后被所述二向色镜反射，然后依次经过所述聚焦透镜和所述第一增益光纤。

3.如权利要求2所述的超快激光器，其特征在于，所述二向色镜用于对波长范围为900nm～1000nm的光束进行全反射，对波长范围为1020nm～1100nm的光束进行部分反射和部分透射；所述第一泵浦光源发出的光束的中心波长为915nm～980nm。

4.如权利要求2所述的超快激光器，其特征在于，所述合束器还包括第一套管、第二套管和端帽，所述第二套管和所述端帽沿所述第二套管的轴向依次设置，所述第一套管套设于所述第二套管和所述端帽外，所述第二套管套设于所述聚焦透镜和所述二向色镜外，所述二向色镜设于所述聚焦透镜的远离所述端帽的一侧，所述第一增益光纤的粗端连接于所述端帽上。

5.如权利要求4所述的超快激光器，其特征在于，所述超快激光器包括两端分别连接于所述端帽和所述第一泵浦光源的泵浦光纤，所述第一泵浦光源发出的光束经所述泵浦光纤后输入所述合束器并被所述合束器反射。

6.如权利要求1所述的超快激光器，其特征在于，所述第一增益光纤包括纤芯和包裹在所述纤芯外的外包层，所述第一增益光纤包括第一段，所述第一段的外包层的直径变化公式为：

其中，D_z1为所述第一段的外包层的直径，单位为毫米；a为形状可变系数，D_L1和D₀分别为所述第一段的外包层的粗端直径和细端直径，单位为毫米；L₁为所述第一段的外包层的长度，单位为米；z₁为对应位置与所述第一段的外包层的细端的距离，单位为米。

7.如权利要求6所述的超快激光器，其特征在于，所述第一增益光纤还包括与所述第一段平滑连接的第二段，所述第二段的外包层的直径变化公式为：

其中，D_z2为所述第二段的外包层的直径，单位为毫米；D_L2为所述第二段的外包层的粗端直径，单位为毫米；L₂为所述第二段的外包层的长度，单位为米；z₂为对应位置与所述第二段的外包层的细端的距离，单位为米。

8.如权利要求7所述的超快激光器，其特征在于，a的取值范围为0～2，D₀的取值范围为0.07毫米～0.1毫米，D_L1的取值范围为0.28毫米～0.3毫米，D_L2的取值范围为0.38毫米～0.4毫米，1.5米≤L₁+L₂≤3米。

9.如权利要求1至8任一项所述的超快激光器，其特征在于，所述耦合器的耦合比范围为10:90～90:10。

10.如权利要求1至8任一项所述的超快激光器，其特征在于，所述耦合器的一侧设有第一端口和第二端口，另一侧设有第三端口和第四端口；所述第一增益光纤的细端连接于第一端口，所述非线性放大环形镜包括第二泵浦光源、波分复用器和第二增益光纤，所述波分复用器连接于所述耦合器的第三端口，所述第二增益光纤的两端分别连接于所述耦合器的第四端口和所述波分复用器，所述波分复用器用于将第二泵浦光源的能量耦合至所述第二增益光纤中。