[发明专利]光纤激光器及高能量飞秒脉冲生成方法

说明书

本发明公开一种光纤激光器及高能量飞秒脉冲生成方法。激光器包括沿着光路依次连接的激光振荡腔，脉冲放大器，第一压缩器，第一透镜，光谱展宽器以及第二压缩器，第一压缩器输出具有第一脉冲宽度且脉冲峰值功率大于预设阈值的第一激光脉冲，第一透镜用于聚焦第一激光脉冲，从而产生激光成丝现象；光谱展宽器，被配置为维持第一激光脉冲的激光成丝现象，并在激光成丝的传输过程中展宽第一激光脉冲的光谱宽度，输出光谱宽度被展宽预设倍数的第二激光脉冲；第二压缩器，用于将第二激光脉冲的脉冲宽度压缩预设倍数，从而输出脉冲宽度远小于第一脉冲宽度的第三激光脉冲。本发明解决了现有技术中光纤激光器的脉冲宽度难以压缩的技术问题。

技术领域

本发明涉及激光器领域，具体而言，涉及一种光纤激光器及高能量飞秒脉冲生成方法。

背景技术

飞秒激光因其超短的时间尺度和极高的峰值功率在光通信、超分辨成像及光谱学、生物医学和精密加工等众多领域受到关注，因此超快激光技术也成为各国研究的热门，在很大程度上代表着当今激光技术的发展方向。飞秒光纤激光器的出现无疑是激光领域的一场技术革新，光纤特殊的几何结构和光学特性使光纤激光器避免了传统固体激光器中散热困难的问题，输出光束质量优良，同时抗环境扰动能力强，可保证长期稳定工作，无需校正光路准直，不用专人调试，具有成本低、稳定性佳、结构紧凑可集成等卓越优势。掺杂光纤的发明更是极大的促进了高能量、高功率光纤激光器的发展，根据实际应用中所需的工作波长选择相应的掺杂元素，具有极大的应用范围和前景。同时大模场光纤、色散补偿光纤等特种光纤的研制使得光纤激光器领域的研究在国际上得到开展和应用。

为了获得高能量飞秒脉冲，常采用啁啾脉冲放大(CPA)的方式对飞秒脉冲进行能量提升，通过对脉冲进行时域拉伸，使用增益光纤进行放大后采用脉冲压缩装置对脉冲进行脉宽压缩，最终得到高能量飞秒脉冲。CPA放大过程中，由于掺镱光纤增益带宽较窄，随着脉冲能量的提升，脉冲光谱宽度会窄化，光谱宽度被钳制在10nm左右，根据时间带宽积进行计算，放大后的脉冲宽度极限为200fs，考虑压缩装置与传输光纤间存在的三阶色散，最终压缩的脉冲宽度很难压缩到200fs，更勿论压缩到亚百飞秒。综上所述，现有技术中光纤激光器的脉冲宽度难以进一步压缩。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种光纤激光器及高能量飞秒脉冲生成方法，以至少解决[关键词]的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种光纤激光器，包括沿着光路依次连接的激光振荡腔，脉冲放大器，第一压缩器，其中，激光振荡腔，被配置为生成并输出激光脉冲；脉冲放大器，被配置为对激光脉冲的能量进行放大，输出高能量激光脉冲；第一压缩器，被配置为对高能量激光脉冲的脉冲宽度进行压缩，输出第一激光脉冲，第一激光脉冲具有第一脉冲宽度。

光纤激光器还包括沿着光路依次连接的第一透镜，光谱展宽器以及第二压缩器，第一透镜连接第一压缩器，其中：第一压缩器被配置以使第一激光脉冲的脉冲峰值功率大于预设阈值；第一透镜用于聚焦第一激光脉冲，从而使第一激光脉冲在穿过第一透镜后呈现激光成丝现象；光谱展宽器，被配置为维持第一激光脉冲的激光成丝现象，并在激光成丝的传输过程中展宽第一激光脉冲的光谱宽度，输出光谱宽度被展宽预设倍数的第二激光脉冲；第二压缩器，用于将第二激光脉冲的脉冲宽度压缩预设倍数，从而输出脉冲宽度远小于第一脉冲宽度的第三激光脉冲。