[发明专利]往返式脉冲放大结构及皮秒激光脉冲放大系统

说明书

本发明公开一种往返式脉冲放大结构及皮秒激光脉冲放大系统，往返式脉冲放大结构包括沿前后向排布的光源模块与放大模块，光源模块用以射出线偏振光，放大模块形成有沿前后方向延伸的往返光路，在往返光路上，放大模块依次包括偏振片、泵浦放大结构、反射镜及四分之一波片，偏振片相对光源模块呈倾角设置，泵浦放大结构包括端面泵浦源及放大晶体，放大晶体处于往返光路，端面泵浦源用以向放大晶体输出泵浦光，反射镜用以沿原路径反射光线，四分之一波片设于偏振片与反射镜之间，透过偏振片的平行偏振光在先后两次经过放大晶体被放大后被转变为垂直偏振光，并在偏振片处反射射出，解决现有行波放大方式中存在的结构复杂及单个晶体利用率低的问题。

技术领域

本发明涉及激光放大技术领域，特别涉及往返式脉冲放大结构及皮秒激光脉冲放大系统。

背景技术

高功率皮秒激光器在工业微加工、非线性频率变换等众多领域具有特殊的应用价值。常见高重频皮秒激光器光源由于受到声光器件及激光增益介质热效应等因素的限制，输出脉冲能量仅为微焦量级。无法满足工业加工、医疗美容、激光雷达等领域应用需要。因此为了获取高光束质量、脉冲能量在百毫焦以上的皮秒激光输出，皮秒脉冲激光放大技术成为了研究热点。

常见的皮秒脉冲放大的实现方式有两种：再生放大和行波放大。再生放大系统的核心部件是一个高压脉冲门宽可控的电光开关，通过调节该门宽，可以控制皮秒脉冲在再生腔内往返数十次，从而实现高增益，但需要使用高电压来控制泡克尔盒工作，其系统复杂且昂贵，并不实用。行波放大是指激光在晶体中通过有限次数的放大方式，多采用主振荡器功率放大结构(Master-Oscillator and Power-amplifier简称MOPA)，该技术用一个高稳定性、高光束质量、低功率的种子源作为主振荡器，并采用多级放大的结构，其可以保证主振荡器激光输出参数基本不变，同时获得大能量的激光输出。相比于再生放大技术，MOPA放大结构有着原理简单、结构易实现、适用性强等特点，但是，在实际搭建中往往需要使用多重放大泵浦晶体模块来实现多次放大，这就导致其存在系统成本高、结构复杂、单个晶体利用率低等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出往返式脉冲放大结构及皮秒激光脉冲放大系统，旨在解决现有针对皮秒脉冲的行波放大方式中存在的结构复杂及单个晶体利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提出的往返式脉冲放大结构包括沿前后向排布的光源模块与放大模块，所述光源模块用以射出线偏振光，所述放大模块形成有沿前后方向延伸的往返光路，在所述往返光路上，所述放大模块依次包括：

偏振片，相对所述光源模块呈倾角设置，以透过平行偏振光并反射垂直偏振光；

泵浦放大结构，包括端面泵浦源及放大晶体，所述放大晶体处于所述往返光路，所述端面泵浦源用以向所述放大晶体的泵浦端面输出泵浦光；

反射镜，用以沿原路径反射光线；以及，

四分之一波片，设于所述偏振片与所述反射镜之间；

其中，透过所述偏振片的平行偏振光射入所述放大晶体后第一次被放大，并通过所述反射镜反射回到所述放大晶体后第二次被放大；

在所述四分之一波片的两次相位延迟作用下，平行偏振光转变为垂直偏振光，并在所述偏振片处反射射出。

可选地，所述往返式脉冲放大结构还包括光纤合束模块，所述光纤合束模块具有合束光通道、信号光通道及泵浦光通道，所述泵浦光通道对应所述端面泵浦源设置，所述信号光通道对应所述光源模块设置，所述合束光通道的出射端正对所述偏振片设置，用以将信号光与泵浦光同轴耦合至所述放大晶体中。

可选地，所述放大晶体包括单晶光纤。

可选地，所述光纤合束模块与所述偏振片之间还设置有准直聚焦透镜组。