CN105375249A - 偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器，该激光器包括电路及光路，所述电路包括电路板、声光调制驱动器以及作为泵浦源的数个半导体二极管，电路板上固定有低功率泵浦控制模块、声光调制驱动器控制模块及高功率泵浦控制模块，声光调制驱动器控制模块连接声光调制驱动器；低功率泵浦控制模块连接数个小功率泵浦半导体二极管；高功率泵浦控制模块连接数个高功率泵浦半导体二极管；电路板由外部电源进行供电；所述光路包括振荡器、第一耦合器、预放大器、声光调制器、第二耦合器及主放大器依次沿光路连接。本发明可作为工业上LED蓝宝石基片切割、太阳能电池分离、晶圆划片、精细加工、打标等用途的理想光源。

Description

偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种可以在工业加工上使用的偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器。

背景技术

激光作为继原子能、计算机、半导体之后人类的又一重大发明，由于其所携带的极高的能量，极好的相干性，极强的亮度，被人们称为最快的刀，最准的尺，最亮的光。鉴于激光相较于自然光的种种优势，人们发明了激光器来产生并利用激光，其中激光器可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器等。

光纤激光器作为固体激光器的一种，它的发展和激光器的发展几乎是同步进行的，但是直到近年来才成为科学研究的热点，它的发展和应用随之受到广泛关注。光纤激光器相较于其他类型的激光器优势在于光纤激光器有极高的光电转化效率，输出光束亮度极高，紧凑的结构，低廉的成本，稳定的性能，而且完全免维护。因此，光纤激光器对传统的激光器产生巨大的冲击，在某些方面正在取代其他类型激光器。

近年来低损耗高掺杂稀土离子光纤的发展、高功率多模LD的发展、双包层光纤及包层泵浦技术的发展，极大地促进了掺镱光纤激光器功率的迅速提升。相应的高功率掺镱光纤激光器的各项应用也并没有让人们失望，在工业生产的许多方面都展现出巨大的优势。现有工业激光器主要包括两类：其一是大能量脉冲激光器，它主要依靠高能量闪光灯泵浦，调Q运转，利用激光脉冲携带的高能量实现工业应用，缺点在高精度加工时光斑质量难以满足要求，工作速率受限，体积庞大且造价昂贵、能耗效比很低且使用维护不方便；另一类是高功率的连续光纤激光系统，这一类激光系统多用半导体激光器泵浦，体积小巧，多用于微加工或者医学工业领域，缺点是连续运行模式限制了激光的强度，从而限制了其更广泛的应用。而高功率光纤皮秒激光器集成了上述二类传统激光加工设备的优势，具有更广泛的工业应用前景，特别是在高精度激光切割、高精度激光深层焊接、材料表面特设处理、特种合金加工、激光喷涂等方面具有无可替代的优势。它不但能提高焊接材料的有效载荷，满足运载工具向轻型发展的要求，同时具有高加工速度、微处理损伤的优点。在欧美发达国家，高精度光纤激光技术已经在先进工业加工领域发挥出重要作用，大约有50%-70%的汽车零部件都用到了激光加工技术，其中以激光焊接和激光切割为主，而在造船和航空航天器制造工业中也广泛使用高精度的激光焊接技术，一方面由于激光焊接的适用材料范围更广泛，比如一些专用合金甚至非金属材料的焊接；另一方面，高精度激光焊接有更高的焊接强度，更高的精度，更小的零部件体积。

我国光纤激光器产业起步较晚，而且受限于国外的核心技术封锁，国内的工业光纤激光产品主要以中小功率激光加工设备为主，如激光打标机、雕刻机、切割机、焊接机等也广泛应用各个行业，大功率光纤激光器工业加工应用尚是空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器，可作为工业上LED蓝宝石基片切割、太阳能电池分离、晶圆划片、精细加工、打标等用途的理想光源。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器，特点在于该激光器包括电路及光路，其中：

所述电路包括电路板、声光调制驱动器以及作为泵浦源的数个半导体二极管，电路板上固定有低功率泵浦控制模块、声光调制驱动器控制模块及高功率泵浦控制模块，声光调制驱动器控制模块连接声光调制驱动器；低功率泵浦控制模块连接数个小功率泵浦半导体二极管；高功率泵浦控制模块连接数个高功率泵浦半导体二极管；电路板由外部电源进行供电；

所述光路包括振荡器、预放大器、声光调制器、主放大器、第一耦合器及第二耦合器，所述振荡器、第一耦合器、预放大器、声光调制器、第二耦合器及主放大器依次沿光路连接；

振荡器连接一小功率泵浦半导体二极管；第一耦合器另一输出端与电路板之间通过光电二极管连接；预放大器连接两个小功率泵浦半导体二极管；声光调制器与声光调制驱动器连接；第二耦合器另一输出端与电路板之间连接一光电二极管；主放大器连接一小功率泵浦半导体二极管和数个高功率泵浦半导体二极管，高功率泵浦半导体二极管串联连接。

所述振荡器为全光纤结构的锁模脉冲振荡器，采用非线性偏振旋转效应实现稳定的锁模脉冲输出；该振荡器包括带隔离器的波分复用器、第一增益光纤、电控偏振控制器、偏振分束器和滤波器，所述波分复用器、第一增益光纤、电控偏振控制器、偏振分束器和滤波器依次按照光路顺序首尾相连，形成闭合的环路结构。

所述预放大器包括第一保偏隔离器、第一保偏波分复用器、第二增益光纤和第二保偏波分复用器，所述第一保偏隔离器、第一保偏波分复用器、第二增益光纤和第二保偏波分复用器依次按照光路顺序首尾连接。

所述主放大器包括第一级主放大器、第二级主放大器和第三级主放大器，各级主放大器首尾相连，对信号光逐级放大。

本发明电路部分控制激光器的开启及运转；光路部分用于产生并输出高功率飞秒脉冲激光，实现激光器的功能。

所述电路部分包括电路板、声光调制驱动器及数个半导体二极管。电路板控制激光器的开启并实时监测及控制激光器运行；声光调制驱动器受电路板控制去驱动声光调制器工作实现选脉冲功能；半导体二极管作为激光器光路部分所需的泵源，为激光器提供泵浦激光。

电路板上固定有低功率泵浦控制模块、声光调制器驱动控制模块、高功率泵浦控制模块。

所述的低功率、高功率泵浦控制模块用于控制激光器中的半导体二极管输出泵浦激光，半导体二极管按功率可分为小功率泵源和高功率泵源，小功率泵源最高输出功率小于1W，驱动方式为电压驱动；高功率泵源最高输出功率为9W或25W，驱动方式为电流驱动。泵源输出功率由电路板上的泵浦控制模块驱动控制，连续可调。

声光调制器驱动控制模块用于驱动声光调制器实现选频功能。

本发明的光路部分用于产生高平均功率的皮秒脉冲激光，其组成有振荡器、预放大器、声光调制器、主放大器以及两个耦合器。

所述的振荡器用于产生功率稳定的皮秒锁模脉冲激光，作为高功率偏振稳定皮秒光纤激光器的种子源。该振荡器的锁模方式可以是利用可饱和吸收镜的全光纤脉冲振荡器，也可以是利用非线性偏振旋转实现锁模。利用可饱和吸收镜锁模的脉冲振荡器的优势是稳定性较高，只需调节泵浦功率即可实现锁模；利用非线性偏振旋转实现锁模的振荡器优势是输出功率较高，可以达到100mW，脉冲的重复频率可以提高到百兆赫兹以上。

所述的预放大器用于将振荡器获得的种子脉冲的功率进行初步提升，将种子光的平均功率由十毫瓦量级提升至百毫瓦量级。为了保证预放大器的放大效果，可以采用级联放大结构对种子光进行放大，也可采用双向泵浦的方式放大。预放大器的泵浦选择通常是较小功率的半导体二极管，原因是振荡器输出种子光较弱的时候，如果选用较高功率的半导体二极管去泵浦的话，会产生较强的自发辐射，不利于放大的进行。

所述的声光调制器用于降低脉冲的重复频率，即选择部分脉冲进入主放大器进行后续的放大。声光调制器由声光介质和压电换能器构成。当有光脉冲通过声光调制器时，如果其驱动源以某种特定载波频率（通常是振荡器重复频率的整数分之一）驱动换能器，换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质，在介质内形成折射率变化，振荡器产生的种子光束通过介质是即发生相互作用从而从声光调制器输出端输出，其余的脉冲序列则被损耗掉。

所述的主放大器将经声光调制器选出来的脉冲放大到百瓦量级。由于声光调制器的选频作用，经过预防大后的种子脉冲只有部分透过声光调制器进入到主放大器之中，其平均功率也随之下降，导致主放大器的种子脉冲较弱，使得对其的放大有一定难度，故主放大器采用级联的多级放大器对声光调制器输出脉冲逐级放大，最终输出近百瓦激光。

所述的耦合器用于将信号光按固定的比例一分为二，即振荡器输出信号光被耦合器一分为二，其中一束用于后续的放大过程，另一束信号反馈到电路板中对振荡器的锁模参数进行实时监测；声光调制器后面的耦合器将选出来的信号光一分为二，一束作为后续放大过程中的种子光，另一束反馈到电路板中对声光调制器及预放大器进行监测。

本发明通过对振荡器输出种子脉冲的放大、降频、再放大的过程，有效地将激光器输出功率提升至近百瓦量级，单个脉冲携带能量提升至百微焦量级，而且整个激光器全部使用偏振保持的光纤元器件以及保偏的有源及无源光纤，始终保证激光器中光脉冲的偏振态不变，极大地提高了激光器的稳定性，且对恶劣环境有较强的耐受能力，以满足工业的需求。

本发明的有益效果是：

1、激光器最大输出功率近100W，，且连续可调，充分满足不同种类的工业需求。

2、激光器内部采用光电分离的结构，将光路部分和电路部分有效分离，整个系统简洁明了。

3、激光器振荡器采用全光纤结构的锁模脉冲振荡器，激光器上电振荡器锁模即实现，无需人为手动调谐，且全光纤的结构确保振荡器的长期工作稳定性，满足工业上对激光器实用、便捷、稳定的要求。

4、激光器光路部分所有信号光全部在保偏光纤里传输，始终保持信号光线偏振不变，偏振消光比>20Db。

5、激光器电路部分实时监测振荡器锁模状态，如果振荡器锁模突然跳掉，电路板会瞬间将主放大器，预放大器，振荡器所用到的泵源依次断电，确保激光器不会被打坏。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明主放大器结构图；

图3为本发明振荡器光路结构图；

图4为本发明第一耦合器光路结构图；

图5为本发明预放大器光路结构图；

图6为本发明声光调制器及第二耦合器光路结构图；

图7为本发明第一级主放大器光路结构图；

图8为本发明第二级主放大器光路结构图；

图9为发明第三级主放大器光路结构图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施方式对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。

实施例

参阅图1，为本发明结构图，本发明的激光器光谱中心波长1064nm，脉冲的重复频率500kHz，平均功率100W，单脉冲能量200μj，脉冲宽度小于100ps。

所述激光器包括电路部分1100及光路部分1200。

所述电路部分1100由电路板1110、声光调制驱动器1120及12个半导体泵浦源组成，半导体泵浦源包括4个小功率半导体泵浦源ld₁、ld₂、ld₃和ld₄及8个高功率半导体泵浦源LD₁、LD₂、LD₃、LD₄、LD₅、LD₆、LD₇和LD₈。电路板1110由外部电源进行供电，电路板1110上固定有低功率泵浦控制模块1111、声光调制驱动器控制模块1112及高功率泵浦控制模块1113，声光调制驱动器控制模块1112连接声光调制驱动器1120；4个小功率半导体泵浦源直接焊接在电路板1110上，泵源由电压驱动线性改变。8个高功率半导体泵浦源通过铜导线连接到电路板1110上，随着电流的改变泵浦源输出功率连续可调。电路部分1100控制激光器的开启，运行及最终输出高功率激光。

本实施例中选用的小功率泵浦ld为4个单模光纤耦合的半导体二极管，输出激光波长为976nm，最大输出功率500mW，输出尾纤类型为6/125的单模光纤；选用的8个高功率泵浦LD为多模光纤耦合的半导体二极管，输出激光波长为976nm，其中包括LD₁和LD₂是2个最高输出功率9W的泵浦，LD₃~LD₈是6个最高输出功率25W的泵浦，输出尾纤类型为10/125的多模光纤。12个半导体泵浦源输出尾纤与激光器光路部分的泵浦输入尾纤采用光纤熔接机熔接在一起，熔接损耗小于0.01dB。

所述光路部分1200包括振荡器1210、第一耦合器1、预放大器1220、声光调制器1230、第二耦合器2和主放大器1240，所述各部件依次沿光路连接；其中主放大器1240包括第一级主放大器410，第二级主放大器420和第三级主放大器430。

振荡器1210连接一小功率泵浦源ld₁；第一耦合器1输出端与电路板1110之间连接一光电二极管PD；预放大器1220连接两个小功率泵浦ld₂和ld₃；声光调制器1230连接声光调制驱动器1120；第二耦合器2输出端与电路板1110之间连接一光电二极管PD；第一级放大器410连接一小功率泵浦ld₄；第二级主放大器420连接两个高功率泵浦LD₁和LD₂；第三级主放大器430连接六个高功率泵浦LD₃~LD₈。第一耦合器1、第二耦合器2用于光路连接及输出监测信号。

电路板1110连入电源后激光器开始工作，首先低功率泵浦控制模块1111控制振荡器泵浦ld₁输出泵浦光，实现振荡器自启动锁模，使其能输出稳定的锁模脉冲，然后开启预放大器1220将振荡器输出信号光放大，控制声光调制器1230实现选频功能，再逐级开启主放大器1240输出高功率，高脉冲能量的激光。振荡器锁模成功后，电路板1110即对激光器的工作状态实时监测控制，包括对振荡器1210是否稳定锁模的监测，对声光调制器1220选频的监测以及对各个放大器的控制和保护。

所述的声光调制驱动器1120通过电路板1110供电后，电路板1110输入的选频信号通过射频连接线输入到声光调制驱动器1120中，声光调制驱动器1120将其加以调制通过射频连接线送到声光调制器1230中，实现选频功能。

所述的振荡器1210用于产生稳定锁模的低能量皮秒种子脉冲。本实施例振荡器采用非线性偏振旋转效应实现锁模，输出信号光ω₁由保偏光纤输出，具体参数为重复频率20MHz，光谱中心波长1064nm，脉冲宽度（半高全宽）<20ps，平均功率40mW。

参阅图3，为本发明振荡器1210光路结构图，小功率泵浦ld₁输出的泵浦光经带隔离器的波分复用器1211注入第一增益光纤1212，在增益光纤增益介质受泵浦光激发后辐射出激光，辐射出的激光经电控偏振控制器1213改变偏振态后入射到偏振分束器1214中，偏振分束器1214将激光按偏振态分为两束，一部分作为信号光ω₁输出，另一束则由滤波器1215将激光波长固定后继续在谐振腔内振荡。振荡器的锁模原理为非线性偏振旋转，激光器开启后由电路板控制实现稳定的锁模脉冲输出。振荡器1210中各器件和光纤之间按照光路结构通过光纤熔接机熔在一起，闭合环路，熔接损耗小于0.01dB。

所述的带隔离器的波分复用器1211为内置光隔离器的波分复用器，其工作波长为976/1064nm，最大承受光功率300mW，由泵浦端，信号端和公共端组成，三端的尾纤类型均为单模光纤。内置的光隔离器用来确保激光在振荡器内单向循环，隔离度>30dB。

所述的第一增益光纤1212为一段掺杂有镱离子的单模增益光纤，受976nm的泵浦激光激发后辐射出1020-1090nm的激光。

所述的电控偏振控制器1213依靠电路板1110输入的电压信号的改变来挤压光纤，从而改变激光在光纤传输时的偏振态。其工作波长为1064nm，尾纤类型为单模光纤。

所述的偏振分束器1214将激光按照其偏振态分为两束，一束输出信号光ω₁另一束继续在谐振腔内振荡。偏振分束器工作波长为1064nm，输出端尾纤类型为保偏单模光纤，另外两端均为普通单模光纤。

所述的滤波器1215为中心工作波长1064nm的带通滤波器，通带宽度为8nm，最高承受光功率300mW，尾纤类型为单模光纤。

参阅图4，为本发明第一耦合器1光路结构图，振荡器1210输出的稳定锁模脉冲信号光ω₁经由第一耦合器1按固定比例分为两束ω₂和ω₃。ω₂进入到预放大器1220进行放大，ω₃通过光电二极管PD转化为电信号后反馈到电路板1110，一方面对振荡器1210的锁模状态进行监测，另一方面经过处理后，作为选频信号。耦合器1分束比为95:5，工作波长1064nm，尾纤类型为保偏单模光纤。第一耦合器1输入端与振荡器1210输出端尾纤采用保偏熔接机熔接在一起，保持信号光传输过程中偏振态保持不变，熔接损耗小于0.01dB。

参阅图5，为本发明预放大器1220光路结构图，预放大器1220中，信号光ω₂透过第一保偏隔离器1221后连入第一保偏波分复用器1222的信号端，从其公共端输出后注入第二增益光纤1223，然后再连接第二保偏波分复用器1224的公共端，由保偏波分复用器1224的信号端输出，第二增益光纤1223内的信号光由两个小功率泵浦ld₂和ld₃泵浦放大，放大后的信号光ω₄进入声光调制器1230进行选频。信号光ω₄平均功率400mW，重复频率20MHz，中心波长1064nm。预放大器1220的输入端与耦合器1的输出端以及预放大器1220中的光纤器件和增益光纤按光路结构采用保偏熔接机熔接在一起保持信号光传输过程中偏振态保持不变，熔接损耗小于0.01dB。

所述的保偏隔离器1221工作中心波长为1064nm，最大承受光功率300mW，隔离度>30dB。其主要作用为确保信号光ω₃在预放大器1220中单向传输，且防止预放大器中产生的反向激光进入脉冲振荡器1210中，影响振荡器锁模。所述第一保偏波分复用器1222和第二保偏波分复用器1224工作波长为976/1064nm，由泵浦端，信号端和公共端组成，泵浦端连接小功率泵浦，信号端用于信号光的输入和输出，公共端连接增益光纤用于将信号光放大。所述的第二增益光纤1223为一段保偏掺镱增益光纤，作为放大器的增益介质。

参阅图6，为本发明声光调制器1230及第二耦合器2光路结构图，所述的声光调制器1230将信号光ω₄重复频率降低。下面以40分频为例具体介绍其工作原理，第一耦合器1输出的重复频率为20MHz的信号光ω₂进入电路板1110后转化为电信号后被识别，一方面实时监测脉冲振荡器1210工作，另一方面实施分频即从每40个脉冲里选出一个脉冲，分频信号作用于声光调制器驱动1120产生驱动信号去调制声光调制器1230使其输出信号光ω₅。信号光ω₅平均功率小于10mW，重复频率500kHz，中心波长1064nm。

所述的声光调制器1230，其输入输出端均为保偏单模光纤，确保信号光传输过程中偏振态保持不变，插入损耗为2~3dB。声光调制器1230输入端与预放大器1220的输出端采用保偏熔接机熔接在一起，熔接损耗小于0.01dB。

信号光ω₅经由第二耦合器2按固定比例分为两束ω₆和ω₇，分束比为95:5。信号光ω₆进入到主放大器1240中继续放大，ω₇则反馈到电路板1110转化为电信号后对声光调制器及预放大器的工作状态实时监测。第二耦合器2工作波长1064nm，尾纤类型为保偏单模光纤。第二耦合器2输入端和声光调制器1230输出端的输出端采用保偏熔接机熔接在一起，熔接损耗小于0.01dB。

参阅图2，为本发明主放大器1240结构图，所述的主放大器1240采用级联的三级放大结构对信号光ω₆逐级放大。

参阅图7，为本发明第一级主放大器410光路结构图，由第二耦合器2输出的信号光ω₆连入第三保偏波分复用器411的信号端，从公共端注入第三增益光纤412，第三保偏波分复用器411的泵浦端则连接小功率泵浦ld₄，第三增益光纤412中的信号光受泵浦光激发放大后进入保偏带通滤波器413，由其输出端输出信号光ω₈。信号光ω₈平均功率80mW，重复频率500kHz，中心波长1064nm。第一级主放大器410的输入端与第二耦合器2的输出端以及第一级主放大器410中的光纤器件和增益光纤按光路结构采用保偏熔接机熔接在一起保持信号光传输过程中偏振态保持不变，熔接损耗小于0.01dB。

所述的第三增益光纤412与第二增益光纤1223相同，是一段掺杂镱离子的保偏单模光纤，用做放大器的增益介质。

所述的保偏带通滤波器413，其重要参数如下，工作中心波长1064nm，通带宽度8nm，通带范围内插入损耗<1dB。

参阅图8，为本发明第二级主放大器420光路结构图，信号光ω₈透过第二保偏隔离器421后进入（2+1）×1的保偏合束器422，由保偏合束器422的输出端注入第四增益光纤423，保偏合束器422的另外两端为泵浦端，分别连接两个高功率的半导体泵浦LD₁和LD₂，信号光ω₈在第四增益光纤423中传输时，随着泵浦功率的提升，功率逐渐被放大，由第四增益光纤423输出信号光ω₉，ω₉重复频率为500kHz，中心波长1064nm，功率范围为0~2W，视泵浦功率而定。第二级主放大器420的输入端与第一级主放大器410的输出端以及第二级主放大器420中的光纤器件和增益光纤按光路结构采用保偏熔接机熔接在一起保持信号光传输过程中偏振态保持不变，熔接损耗小于0.01dB。

所述的第二保偏隔离器421工作中心波长为1064nm，最大承受光功率300mW，隔离度>30dB，其作用为保证信号光ω₈单向传输，并将第二级主放大器420中产生的回返光在隔离器421中损耗掉，避免其影响第一级主放大器410的放大效果。

所述的（2+1）×1的保偏合束器422由两个泵浦端，一个信号端以及一个输出端组成，其特点在于，泵浦端尾纤类型为105/125的多模光纤，用于将高功率的泵浦光以包层泵浦的方式耦合入输出端。信号端和输出端尾纤类型为10/125的保偏双包层光纤，分别用于连接第二保偏隔离器421输出端和第四增益光纤423。

所述的两个高功率泵浦LD₁和LD₂，其特点在于，最大输出功率均为9W，激光波长976nm，输出尾纤为105/125的多模光纤，与上述（2+1）×1的保偏合束器422泵浦端尾纤适配，其输出功率由电路板1110上的高功率泵浦控制模块控制，连续可调。

所述的第四增益光纤423为保偏双包层掺镱增益光纤，其纤芯为10um，外包层直径为125um，相较于第一，第二增益光纤，其优势在于独特的双包层结构能够充分吸收泵浦激光，更适用于高功率放大过程，较大的纤芯直径也能够抑制功率提升过程中光纤非线性效应的产生，提高放大效率。

参阅图9，为发明第三级主放大器430光路结构图，信号光ω₉由第三增益光纤423进入第三保偏隔离器431中，由隔离器输出端连入（6+1）×1的保偏合束器432的信号端，再从保偏合束器432输出端进入第四增益光纤433，信号光ω₉在第四增益光纤433中被六个高功率泵浦LD₃~LD₈泵浦放大，最终输出信号光ω₁₀。第三级主放大器430的输入端与第二级主放大器420的输出端以及第三级主放大器430中的光纤器件和增益光纤按光路结构采用保偏熔接机熔接在一起保持信号光传输过程中偏振态保持不变，熔接损耗小于0.01dB。

所述的第三保偏隔离器431工作中心波长1064nm，最大承受光功率20W，隔离度>30dB，输入输出尾纤均为10/125的保偏双包层光纤，分别与第四增益光纤423和（6+1）×1的保偏合束器432的信号端适配。第三保偏隔离器431作用为确保信号光ω₉在功率主放大器中单向传输，并将功率主放大器430中产生的回返光在隔离器中损耗掉，避免其影响第三级预放大器420工作，甚至将元器件打坏。

所述的（6+1）×1的保偏合束器432，其特点在于，六个泵浦端尾纤类型为105/125的多模光纤，信号端尾纤类型为10/125保偏双包层光纤，输出端尾纤类型为30/250保偏双包层光纤，与第四增益光纤433适配。

所述的六个高功率泵源LD₁~LD₆，最大输出功率均为25W，激光波长976nm，输出尾纤为105/125的多模光纤，与上述（6+1）×1的保偏合束器432泵浦端尾纤适配，其输出功率由电路板1110上的高功率泵浦控制模块控制，连续可调。

所述的第四增益光纤433为保偏大模场双包层掺镱光纤，纤芯直径30um，外包层直径为250um，包层形状为八边形，独特的双包层结构及形状更有利于泵浦激光在增益光纤中被吸收，提高放大效率；更大的纤芯直径使得激光在被放大过程中积累的非线性效应更小，更有利于放大的进行。

Claims (4)

1.一种偏振稳定的高功率皮秒光纤激光器，其特征在于该激光器包括电路及光路，其中：所述电路包括电路板、声光调制驱动器以及作为泵浦源的数个半导体二极管，电路板上固定有低功率泵浦控制模块、声光调制驱动器控制模块及高功率泵浦控制模块，声光调制驱动器控制模块连接声光调制驱动器；低功率泵浦控制模块连接数个小功率泵浦半导体二极管；高功率泵浦控制模块连接数个高功率泵浦半导体二极管；电路板由外部电源进行供电；所述光路包括振荡器、预放大器、声光调制器、主放大器、第一耦合器及第二耦合器，所述振荡器、第一耦合器、预放大器、声光调制器、第二耦合器及主放大器依次沿光路连接；振荡器连接一小功率泵浦半导体二极管；第一耦合器另一输出端与电路板之间通过光电二极管连接；预放大器连接两个小功率泵浦半导体二极管；声光调制器与声光调制驱动器连接；第二耦合器另一输出端与电路板之间连接一光电二极管；主放大器连接一小功率泵浦半导体二极管和数个高功率泵浦半导体二极管，高功率泵浦半导体二极管串联连接。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于所述振荡器为全光纤结构的锁模脉冲振荡器，采用非线性偏振旋转效应实现稳定的锁模脉冲输出；该振荡器包括波分复用器、第一增益光纤、电控偏振控制器、偏振分束器和滤波器，所述波分复用器、第一增益光纤、电控偏振控制器、偏振分束器和滤波器依次按照光路顺序首尾相连，形成闭合的环路结构。

3.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于所述预放大器包括第一保偏隔离器、第一保偏波分复用器、第二增益光纤和第二保偏波分复用器，所述第一保偏隔离器、第一保偏波分复用器、第二增益光纤和第二保偏波分复用器依次按照光路顺序首尾连接。

4.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于所述主放大器包括第一级主放大器、第二级主放大器和第三级主放大器，各级主放大器首尾相连，对信号光逐级放大。