[发明专利]一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器及其工作方法

权利要求书

1.一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，包括：自锁模光纤振荡器、第一布拉格光栅、放大单元、第二布拉格光栅、成像单元、控制单元和数据分析处理单元，所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成谐振器；其中：

所述自锁模光纤振荡器输出的飞秒种子脉冲激光束通过光纤传输线路进入所述第一布拉格光栅，所述飞秒种子脉冲激光束在所述谐振器中形成第二飞秒脉冲激光束，所述谐振器并展宽所述第二飞秒脉冲激光的持续时间并输出至所述放大单元，所述放大单元接收所述第二飞秒脉冲激光并进行幅度放大形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束返回至所述第一布拉格光栅，并经所述第一布拉格光栅压缩持续时间并输出；

经压缩后的所述第三飞秒脉冲激光束通过光纤传输线路聚焦在第一靶区域中，所述成像单元采集所述第一靶区域的图像信息并传输至所述数据分析处理单元进行图像信息的分析处理，所述控制单元根据所述第一靶区域的实时图像信息调整所述自锁模光纤振荡器的频率，所述自锁模光纤振荡器产生并输出频率飞秒脉冲激光束。

2.如权利要求1所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述放大单元包括通过有源光纤依次熔融拼接的偏振隔离器、偏振器、侧面泵浦放大器和色散补偿器，所述偏振隔离器用于接收所述第一布拉格光栅展宽的飞秒种子脉冲激光束，所述偏振器接受展宽后的飞秒种子脉冲激光束并将展宽后的飞秒种子脉冲激光束定向为朝向所述侧面泵浦放大器，所述侧面泵浦放大器放大增益展宽的飞秒种子脉冲激光束并将该飞秒种子脉冲激光束输出至所述述色散补偿器，所述色散补偿器用于降低放大后的展宽的飞秒种子脉冲激光束的色散，所述偏振隔离器还用于接收来自所述侧面泵浦放大器放大后的飞秒种子脉冲激光束并向所述第一布拉格光栅输出。

3.如权利要求2所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述有源光纤内均掺有增益离子。

4.如权利要求3所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述增益离子为钕、镱、铒、铥、钬、镝或镨中的一种或多种。

5.如权利要求4所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述有源光纤纤芯直径为6.2±0.5μm，模场直径为9.2±0.5μm。

6.如权利要求1所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述第一布拉格光栅的反射率等于或高于所述第二布拉格光栅。

7.如权利要求1所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，所述光纤传输线路为单模场光子晶体光纤，长度为10～20cm，模场直径为4.2±0.5μm。

8.如权利要求1所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器，其特征在于，飞秒种子脉冲激光束的波长为1030nm±5nm，脉冲宽度小于500fs，脉冲频率120kHz，脉冲能量10-40μJ，光束直径3±1μm，光束质量M21.2，脉冲能量稳定性2％RMS，平均功率为2.5W，峰值功率为40MW。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的一种频率根据图像信息可调的飞秒光纤激光器的工作方法，其特征在于，包括下述步骤：

所述自锁模光纤振荡器输出的飞秒种子脉冲激光束通过光纤传输线路进入所述第一布拉格光栅；

所述飞秒种子脉冲激光束在所述谐振器中形成第二飞秒脉冲激光束，所述谐振器并展宽所述第二飞秒脉冲激光的持续时间并输出至所述放大单元；

所述放大单元接收所述第二飞秒脉冲激光并进行幅度放大形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束返回至所述第一布拉格光栅，并经所述第一布拉格光栅压缩持续时间并输出；

经压缩后的所述第三飞秒脉冲激光束通过光纤传输线路聚焦在第一靶区域中，所述成像单元采集所述第一靶区域的图像信息并传输至所述数据分析处理单元进行图像信息的分析处理，所述控制单元根据所述第一靶区域的实时图像信息调整所述自锁模光纤振荡器的频率，所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一频率飞秒脉冲激光束。