[发明专利]一种单频布里渊组束激光器

说明书

本发明公开了一种单频布里渊组束激光器，包括：单频光源发出频率为ω₀的种子激光，经第一光纤放大器放大后，第一束经种子光产生模块变为频率为ω_s的Stokes光，第二束经过第一泵浦光模块分成m束频率为ω₀的作为第一泵浦光，第三束经第二泵浦光模块分成n束频率为ω_p的第二泵浦光；Stokes光逐次经过第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块，m束第一泵浦光和n束第二泵浦光分别分成若干束传输至第一、第二布里渊放大模块中，以角度θ和β与前向传输的Stokes光分别在第一、第二布里渊介质中相遇；Stokes光在第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块中提取m束第一泵浦光和n束第二泵浦光的能量进行布里渊放大后并输出。

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种单频布里渊组束激光器。

背景技术

高功率单频激光系统在激光雷达、材料加工、相干光通信及传感等领域有着广泛的应用前景。尤其是高功率、低噪声、高光束质量的单频激光光源已经成为当今和未来工业及科学研究应用中无可替代的有力工具。目前获得高功率单频激光系统的方法有主动功率放大(MOPA)和相干组束(CBC)。尽管理论上通过MOPA技术可将激光功率提高到很高的水平，但是由于光纤的损伤阈值限制、光纤内部散射及非线性效应引起的激光线宽展开和增益介质热效应引起波前相位畸变都限制了MOPA的工作效果，尤其是单频光纤放大器中，随着功率的提高，光纤容易激发受激布里渊散射(SBS)等现象，严重制约了其功率的进一步提升。

CBC技术能够使多路激光束相干叠加，在输出功率提高的同时保持良好的光束质量，但是其要求对多路激光束进行严格的相位控制以实现最大的放大效率，对整个激光系统的稳定性及相位控制器件提出了很高的要求。除上述方法以外，基于SBS效应的布里渊放大器因泵浦光在布里渊介质内部与Stokes光空间重叠时能量自发传输的特性、简单的光学结构使其在保证激光功率放大的同时保持光束质量及线宽特性。基于非共线放大的布里渊放大技术可以在布里渊介质的损伤阈值范围内提升泵浦光的数量，以实现更高的功率输出。

空间光结构的布里渊组束激光器已经获得了高功率、高光束质量的输出，但仍面临一些难以攻克的问题，如随着泵浦光的数量提高，泵浦光的耦合和准直对放大效率的影响严重，导致输出功率不稳定；泵浦光功率提高引起的增益介质的热效应和损伤等问题。

为了实现布里渊放大，需要利用至少两个布里渊介质，其中一个用于产生Stokes光，另一个用于布里渊放大，导致了整个光路系统更加复杂。

发明内容

本发明提供了一种单频布里渊组束激光器，本发明克服空间光结构的布里渊组束激光器的技术缺点，在保证高功率输出的同时进而保持激光系统的机械稳定性，本发明选取具有高布里渊增益系数和高热导率的金刚石晶体作为布里渊介质用于布里渊放大器，可实现宽工作波长范围、紧凑和高稳定的输出，详见下文描述：

一种单频布里渊组束激光器，所述激光器包括：单频光源，

所述单频光源发出频率为ω₀的种子激光，经第一光纤放大器放大后，通过第一光纤分束器分为3束光，其中第一束光经过种子光产生模块变为频率为ω_s的Stokes光，第二束经过第一泵浦光模块分成m束频率为ω₀的作为第一泵浦光，第三束经过第二泵浦光模块分成n束频率为ω_p的第二泵浦光；

前向传输的Stokes光逐次经过一个第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块，m束第一泵浦光和n束第二泵浦光分别分成若干束传输至第一布里渊放大模块和第二布里渊放大模块中，并以角度θ和β与前向传输的Stokes光分别在第一布里渊介质和第二布里渊介质中相遇；

Stokes光在一个第一布里渊放大模块和N个第二布里渊放大模块中提取m束第一泵浦光和n束第二泵浦光的能量进行布里渊放大后并输出。