使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器的製造方法
2023-10-10 11:24:49
使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器的製造方法
【專利摘要】一種使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器。其包括FC埠種子脈衝輸入端、光隔離器、光環行器、反射式啁啾光柵、單模光纖、兩個多模泵浦雷射器、合束器、雙包層增益光纖、泵浦剝離器和輸出端；其中FC埠種子脈衝輸入端與光隔離器焊接；光隔離器的輸出端與光環行器的輸入端焊接，光環行器的反射埠與反射式啁啾光柵焊接，光環行器的輸出端與單模光纖熔接；兩個多模泵浦雷射器與合束器的泵浦輸入端相焊接，單模光纖和合束器的信號端焊接，合束器與雙包層增益光纖相連接，泵浦光通過合束器耦合進雙包層增益光纖，雙包層增益光纖與泵浦剝離器焊接，泵浦剝離器同時連接輸出端。本發明的放大器優點是結構簡單、緊湊，性能穩定。
【專利說明】使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器
【技術領域】
[0001]本發明屬於光纖及雷射【技術領域】，特別是涉及一種使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器。
【背景技術】
[0002]高功率飛秒光纖雷射器在超快光學、超連續譜產生、生物探測和精細加工等方面有著廣泛的應用。受非線性效應的影響，一般飛秒光纖雷射器的平均功率限制在幾十毫瓦量級，為了獲得高功率飛秒脈衝需對飛秒脈衝種子源進行放大。常見的飛秒放大技術是啁啾脈衝放大，這種技術需要先將飛秒脈衝進行啁啾展寬，以降低脈衝的峰值功率，從而減小放大過程的非線性效應，放大後的脈衝需經過空間色散補償元件壓縮回飛秒量級。但是，利用啁啾脈衝放大技術搭建的飛秒脈衝放大器結構複雜，成本高，另外由於引入了空間結構，因此無法實現全光纖化，並且系統穩定性差。
[0003]因此研製一種使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器具有重要意義。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器包括:FC埠種子脈衝輸入端、光隔離器、光環行器、反射式啁啾光柵、單模光纖、兩個多模泵浦雷射器、合束器、雙包層增益光纖、泵浦剝離器和輸出端；其中FC埠種子脈衝輸入端與光隔離器焊接；光隔離器的輸出端與光環行器的輸入端焊接，光環行器的反射埠與反射式啁啾光柵焊接，光環行器的輸出端與單模光纖熔接；兩個多模泵浦雷射器與合束器的泵浦輸入端相焊接，單模光纖和合束器的信號端焊接，合束器與雙包層增益光纖相連接，泵浦光通過合束器耦合進雙包層增益光纖，雙包層增益光纖與泵浦剝離器焊接，泵浦剝離器同時連接輸出端。
[0006]所述的雙包層增益光纖為高摻雜增益光纖，其包層泵浦吸收率大於1.5dB/cm，長度小於20cm。
[0007]所述的輸出端斜切8度角，以防止放大器中自激振蕩的產生。
[0008]本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器的優點是使用高摻雜光纖為放大器增益介質，飛秒脈衝在長度僅為20cm的距離內實現功率放大，大大降低了飛秒脈衝雷射器放大過程中的非線性效應，並且結構簡單、緊湊，性能穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器進行詳細說明。
[0011]如圖1所示，本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器包括:FC埠種子脈衝輸入端1、光隔離器2、光環行器3、反射式啁啾光柵4、單模光纖5、兩個多模泵浦雷射器7、合束器6、雙包層增益光纖9、泵浦剝離器10和輸出端11 ;其中FC埠種子脈衝輸入端I與光隔離器2焊接；光隔離器2的輸出端與光環行器3的輸入端焊接，光環行器3的反射埠與反射式啁啾光柵4焊接，光環行器3的輸出端與單模光纖5熔接；兩個多模泵浦雷射器7與合束器6的泵浦輸入端相焊接，單模光纖5和合束器6的信號端焊接，合束器6與雙包層增益光纖9相連接，泵浦光通過合束器6耦合進雙包層增益光纖9，雙包層增益光纖9與泵浦剝離器10焊接，泵浦剝離器10同時連接輸出端11。
[0012]所述的雙包層增益光纖9為高摻雜增益光纖，其包層泵浦吸收率大於1.5dB/cm,長度小於20cm。
[0013]現將本發明提供的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器工作原理闡述如下:飛秒種子雷射脈衝經FC埠種子脈衝輸入端I進入光隔離器2，光隔離器2可保證種子光和放大後脈衝單向傳輸，反射式啁啾光柵4和單模光纖5的色散參量相反，通過調節兩者的色散量，控制種子脈衝進入雙包層增益光纖9時的脈衝寬度和啁啾量；兩個多模泵浦雷射器7通過合束器6泵浦入雙包層增益光纖9，從而激勵雙包層增益光纖9形成粒子數反轉，種子脈衝經過雙包層增益光纖9被放大，殘餘的泵浦光經泵浦剝離器10濾除，放大後的飛秒雷射經輸出端11輸出，輸出端11斜切8度角，以防止放大器中自激振蕩的產生。
[0014]當種子脈衝為1030-1064nm飛秒脈衝源時，反射式啁啾光柵4的色散參量β 2為負值，單模光纖5為普通1064nm單模光纖，其色散參量為正值，通過調節兩者的色散量控制種子脈衝進入雙包層增益光纖9時的脈衝寬度和啁啾量；雙包層增益光纖9為高摻鐿雙包層光纖，其包層泵浦吸收率大於3dB/cm，長度小於1cm ;可以實現I微米波段飛秒脈衝放大。
[0015]當種子脈衝為1530-1580nm飛秒脈衝源時，反射式啁啾光柵4的色散參量β 2為正值，單模光纖5為普通1550nm單模光纖，其色散參量為負值，通過調節兩者的色散量控制種子脈衝進入雙包層增益光纖9時的脈衝寬度和啁啾量；雙包層增益光纖9為高摻鉺雙包層光纖，其包層泵浦吸收率大於1.5dB/cm，長度小於20cm ;可以實現1.5微米波段飛秒脈衝放大。
[0016]當種子脈衝為1980-2010nm飛秒脈衝源時，反射式啁啾光柵4的色散參量β 2為正值，單模光纖5為普通2000nm單模光纖，其色散參量為負值，通過調節兩者的色散量控制種子脈衝進入雙包層增益光纖9時的脈衝寬度和啁啾量；雙包層增益光纖9為高摻銩雙包層光纖，其包層泵浦吸收率大於1.5dB/cm，長度小於20cm ;可以實現2微米波段飛秒脈衝放大。
[0017]本發明飛秒脈衝直接放大器輸出雷射的脈衝寬度為飛秒量級，放大後的平均功率為500mW左右。
【權利要求】
1.一種使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器，其特徵在於:其包括:FC埠種子脈衝輸入端(I)、光隔離器(2)、光環行器(3)、反射式啁啾光柵(4)、單模光纖(5)、兩個多模泵浦雷射器(7)、合束器￠)、雙包層增益光纖(9)、泵浦剝離器(10)和輸出端(11);其中FC埠種子脈衝輸入端⑴與光隔離器(2)焊接；光隔離器(2)的輸出端與光環行器(3)的輸入端焊接，光環行器(3)的反射埠與反射式啁啾光柵(4)焊接，光環行器(3)的輸出端與單模光纖(5)熔接；兩個多模泵浦雷射器(7)與合束器(6)的泵浦輸入端相焊接，單模光纖(5)和合束器￠)的信號端焊接，合束器(6)與雙包層增益光纖(9)相連接，泵浦光通過合束器(6)耦合進雙包層增益光纖(9)，雙包層增益光纖(9)與泵浦剝離器(10)焊接，泵浦剝離器(10)同時連接輸出端(11)。
2.根據權利要求1所述的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器，其特徵在於:所述的雙包層增益光纖(9)為高摻雜增益光纖，其包層泵浦吸收率大於1.5dB/cm,長度小於20cm。
3.根據權利要求1所述的使用高摻雜增益光纖作增益介質的飛秒脈衝直接放大器，其特徵在於:所述的輸出端(11)斜切8度角，以防止放大器中自激振蕩的產生。
【文檔編號】H01S3/17GK104283094SQ201410531545
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】史偉, 于振華, 董信徵 申請人:天津歐泰雷射科技有限公司