基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置製造方法
2023-05-07 07:34:21
基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置，該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設於光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接；在雷射脈衝束經過偏振分束器分束面時分解為P光和S光時，使兩光分別沿不同路徑傳輸，P光或S光繼續在偏振分束器內傳輸，S光或P光則反射進入光纖傳輸，由於傳輸路徑的不同，兩束光產生一定程度的時延，時延的大小則完全由光纖的長度所確定，在重新經過偏振合束器分束面合束後，就形成了有固定間隔的兩個子脈衝，子脈衝的幅度一般為父脈衝的一半。本實用新型非常容易精確控制展寬量的大小,同時結構簡單，易於裝配、穩定性更好。
【專利說明】基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於光器件與【技術領域】，涉及一種基於偏振分束的對脈衝進行分裂和合併的脈衝展寬與壓縮裝置，用來對短脈衝雷射進行展寬及壓縮。
【背景技術】
[0002]光纖雷射器是繼傳統氣體雷射器和固體雷射器後的第三代新型雷射器，具有結構緊湊、壽命長、免維護、光束質量好、節能環保等優點，其中的脈衝光纖雷射器的脈衝窄、峰值功率高、無需水冷等突出優點，可廣泛用於打標、整形、微機械加工和雷射醫學等領域，是當今光電信息領域前沿方向之一。
[0003]由於超短雷射脈衝的峰值功率很高，直接在光纖中進行脈衝放大容易因非線性效應而誘導非線性頻譜展寬不易壓縮，高峰期功率也會造成增益介質損傷，因此常將脈衝先進行展寬降低峰值功率，再通過增益光纖放大，在輸出時重新將脈衝壓縮進行輸出。常見的脈衝展寬裝置有運用光柵、色散、非線性等裝置對脈衝進行啁啾脈衝展寬，都存在一定的缺點，例如，不易精確控制展寬或壓縮量；光路精確度要求高、複雜，系統不穩定；不易在工業生產中集成化。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基於偏振分束器分束/合束，利用光纖實現延時的脈衝分裂展寬和壓縮的裝置，該裝置非常容易精確控制展寬量的大小，同時結構簡單，易於裝配、穩定性更好。
[0005]實現本實用新型目的的具體技術方案是:
[0006]一種基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置，特點是該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設於光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接。
[0007]所述光纖為單模保偏光纖、多模保偏光纖、大模場保偏光纖或光子晶體保偏光纖。
[0008]所述光纖準直器為任何形式的準直聚焦鏡或準直聚焦組合鏡組。
[0009]所述偏振分束器是:有兩個分束面的雙偏振分束器、由兩個分立的偏振分束器組成的分束器對或者光學膠合的分束器對。
[0010]所述偏振分束器的通光面鍍有相應波段的增透膜或者鍍有相應波段帶通、ASE濾波膜層。
[0011]本實用新型有如下優點:
[0012]I)、由於光纖具有柔性、輕便等特點，相對於傳統的光柵、稜鏡等展寬方式，本實用新型結構簡單，體積小、重量輕、穩定性更好；
[0013]2)、從成本角度來看，本實用新型採用的元件結構簡單、易於製作，裝配簡單，相對於光柵等方式價格非常低廉；
[0014]3)、本實用新型展寬量是由光纖的長度決定，而光纖的長度非常容易控制和調整，因此可以非常容易精確控制展寬量的大小；
[0015]4)、由於本實用新型延時展寬部分採用光纖結構，光纖本身具有濾波作用，同時輸入輸出準直器具有光束整形的作用，可以使合束時兩束光空間模式得到較好的匹配；避免了兩束光在空間傳輸時由於路徑、光程的不同造成合束是空間模式不匹配的問題；
[0016]5)、本實用新型可採用多級級聯的方式，實現更多的分裂脈衝及展寬量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型光路結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型脈衝變化示意圖；
[0019]圖3為本實用新型另一實施例光路結構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型級聯使用示意圖；
[0021]圖5為本實用新型級聯使用時脈衝變化示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型進一步描述。
[0023]本實用新型在雷射脈衝束經過偏振分束器分束面時分解為P光和S光時，使兩光分別沿不同路徑傳輸，P光或S光繼續在偏振分束器內傳輸，S光或P光則反射進入光纖傳輸，由於傳輸路徑的不同，兩束光產生一定程度的時延，時延的大小則完全由光纖的長度所確定，在重新經過偏振合束器分束面合束後，就形成了有固定間隔的兩個子脈衝，子脈衝的幅度一般為父脈衝的一半，這種分裂展寬脈衝的方法大大降低了脈衝的峰值功率；而且可以多級級聯，每一級都將前一級的子脈衝再次分裂成兩個子脈衝，k級級聯可將初始脈衝分裂成2k個子脈衝，而脈衝的峰值功率也相應變為l/2k。
[0024]參閱圖1、圖2，當脈衝雷射束201通過面111進入雙偏振分束器11後，在第一個分光面112光束會分成P光和S光兩束光，其中P光繼續在分束器內傳輸，S光則偏轉90°率先從面113出射，12為光纖準直器，其作用是將S光聚焦耦合進入光纖13，光纖13為保偏光纖，所述的S光在經過光纖13傳輸後由光纖準直器14變換為準直光束，通過對光纖準直器14的調整使經過光纖13傳輸的這束光仍以S光的形態進入偏振分束器11，在第二個分束面115與P光光束重新合併成一束光從面116出射，由於前述的P光和S光傳輸路徑的不同，產生了一定程度的時延，合併後的光束已經具有兩個分裂脈衝202，如圖2所示，脈衝的幅度大為減小，在時域上則表現為脈衝的展寬。
[0025]由於P光和S光在偏振分束器內的光程基本一致,所以脈衝時延At是由保偏光纖13的長度決定的，關係如下:
[0026]
η X L
At =-
C
[0027]其中η是光纖材料的折射率，L為光纖的長度，C為真空中光的傳輸速度。
[0028]例如，500皮秒的時延需要約1cm的光纖，I納秒的時延則需要20cm的光纖。
[0029]參閱圖3，為本實用新型的另一實施例，與圖1不同的是本實施例對P光進行了延遲；脈衝雷射束經由面117進入雙偏振分束器11後，在第一個分光面112光束會分成P光和S光兩束光，S光被反射90°繼續在分束器內傳輸,而P光沿原方向傳輸並從面113出射，並經由光纖準直器12聚焦耦合進入光纖13，所述的P光在經過光纖13傳輸後由光纖準直器14變換為準直光束，通過對光纖準直器14的調整使經過光纖傳輸的這束光仍以P光的形態進入偏振分束器11，在第二個分束面115與S光光束重新合併成一束光再從面117出射；合併後的光束具有兩個分裂脈衝，脈衝的幅度大為減小，在時域上則表現為脈衝的展寬。
[0030]圖4、圖5為本實用新型級聯使用示意圖，偏振分束延時的P光和S光入射到後一級的偏振分束器，其偏振面與P光和S光分別成45度角，P光和S光得在後一級分束/合束裝置中再次分裂成新的P偏振光和S偏振光，經歷各自的時間延時合束，選取不同的保偏光纖長度U、L2、…，k級級聯後，獲得2k個偏振分束脈衝，相互的時域延時由所用保偏光纖的長度確定；實施後脈衝的變化如圖5所示。
[0031]多級偏振分束的脈衝可通過法拉第反射鏡改變為正交的偏振方向，反射回來的光P偏振和S偏振交換，沿相對易的路徑傳播，實現脈衝合束。
【權利要求】
1.一種基於偏振分束的光纖式脈衝展寬與壓縮裝置，其特徵在於該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設於光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述光纖為單模保偏光纖、多模保偏光纖、大模場保偏光纖或光子晶體保偏光纖。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述光纖準直器為任何形式的準直聚焦鏡或準直聚焦組合鏡組。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述偏振分束器是:有兩個分束面的雙偏振分束器、由兩個分立的偏振分束器組成的分束器對或者光學膠合的分束器對。
5.根據權利要求1或4所述的裝置，其特徵在於所述偏振分束器的通光面鍍有相應波段的增透膜或者鍍有相應波段帶通、ASE濾波膜層。
【文檔編號】H01S3/10GK204012178SQ201420370926
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】曾和平, 郭佔華 申請人:上海朗研光電科技有限公司