CN106785869A - 一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，该方案包括有板条激光增益介质、成像透镜、平面高反镜和空间滤波矩形小孔光阑；板条激光增益介质发出的激光束经过成像透镜和空间滤波矩形小孔光阑后经过平面高反镜反射后在入射回板条激光增益介质后射出。该方案光路结构简单，既能够获得超高的增益（小信号增益可达108量级甚至更高），同时能够避免反馈导致的激光起振，可实现高功率、高效率、高光束质量、不同波长超荧光输出，大大拓展超荧光光源的应用领域。

Description

一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源
技术领域
本发明涉及的是激光技术领域，尤其是一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源。
背景技术
超荧光是一种介于激光与荧光之间的过渡状态，具有光谱连续、无弛豫振荡、无模跳输出稳定等优点，因此在光学层析、信号分析、光谱检测等众多领域有着广泛的应用前景。当前，研究最多的是高增益光纤超荧光光源，其功率（瓦级水平）和效率极低、仅连续工作，主要用于抑制光纤SBS非线性效应，通过多级放大可实现高功率输出。脉冲工作、不同波长超荧光光源均无研究报道，高峰值功率、不同波长脉冲超荧光光源将大大拓展超荧光光源的应用领域。
因此，当前迫切需要一种能够实现高功率、高效率、不同波长脉冲超荧光输出解决方案。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，该方案光路结构简单，既能够获得超高的增益（小信号增益可达108量级甚至更高），同时能够避免反馈导致的激光起振，可实现高功率、高效率、高光束质量、不同波长超荧光输出，大大拓展超荧光光源的应用领域。
本方案是通过如下技术措施来实现的：
一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，包括有板条激光增益介质、成像透镜、平面高反镜和空间滤波矩形小孔光阑；板条激光增益介质发出的激光束经过成像透镜和空间滤波矩形小孔光阑后经过平面高反镜反射后在入射回板条激光增益介质后射出。
作为本方案的优选：板条增益介质为梯形或者平行四边形板条结构，能够通过端面、大面或者侧面进行泵浦，所用泵浦源为连续或准连续工作方式
作为本方案的优选：激光束的输出路径能够通过加入多个成像透镜和平面高反镜对输出激光进行光路折射后从不同角度输出；每个成像透镜的焦距相等；各成像透镜和平面高反镜的相对位置和距离按照4F光路摆放。
作为本方案的优选：成像透镜相对于光路倾斜设置。
作为本方案的优选：空间滤波矩形小孔光阑置于成像透镜的4F远场位置，用于选择小发散角的自发辐射荧光通过，实现对超荧光光源光束质量的控制。
作为本方案的优选：成像透镜能够替换为凹面高反镜；凹面高反镜的反射面为倾斜反射面，反射的光路带有倾角。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用成像透镜或凹面高反镜和平面高反镜用于将泵浦加载下板条增益介质的自发辐射荧光通过角度选通进行多通放大，实现高效率超荧光输出；空间滤波矩形小孔光阑置于成像透镜的4F远场位置，用于选择小发散角的荧光通过，实现对超荧光光源光束质量的控制。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明采用成像透镜的1角2通的结构示意图。
图2为本发明采用成像透镜的2角4通的结构示意图。
图3为本发明采用凹面高反镜的2角4通的结构示意图。
图中，1为板条激光增益介质，2为成像透镜，3为平面高反镜，4为空间滤波矩形小孔光阑，5为输出激光束，6为凹面高反镜。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图所示，本方案包括有板条激光增益介质、成像透镜、平面高反镜和空间滤波矩形小孔光阑；板条激光增益介质发出的激光束经过成像透镜和空间滤波矩形小孔光阑后经过平面高反镜反射后在入射回板条激光增益介质后射出。
板条增益介质为梯形或者平行四边形板条结构，能够通过端面、大面或者侧面进行泵浦，所用泵浦源为连续或准连续工作方式
激光束的输出路径能够通过加入多个成像透镜和平面高反镜对输出激光进行光路折射后从不同角度输出；每个成像透镜的焦距相等；各成像透镜和平面高反镜的相对位置和距离按照4F光路摆放。
成像透镜相对于光路倾斜设置。
空间滤波矩形小孔光阑置于成像透镜的4F远场位置，用于选择小发散角的自发辐射荧光通过，实现对超荧光光源光束质量的控制。
成像透镜能够替换为凹面高反镜；凹面高反镜的反射面为倾斜反射面，反射的光路带有倾角。
实施例为：
板条激光增益介质为单掺Nd:YAG晶体键合板条，板条长150 mm（z）、宽30 mm（y）、厚2mm（x），其中，板条掺杂区域长120 mm、浓度0.1 at.%, 两端各键合长15 mm白YAG，板条端面切角45°，侧面打毛处理；所述的4F成像透镜或凹面高反镜焦距均为500 mm；所述的空间滤波矩形小孔光阑尺寸为0.05 mm（y） × 0.8 mm（x）。
利用上述一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源光路结构，在100 Hz、500 μs准连续泵浦、不加空间滤波矩形小孔光阑下，200 A时获得最高平均功率328 W输出，光光效率约28%；脉冲波形为“h”型台阶矩形激光脉冲，第一个台阶脉宽20 μs、峰值功率约15kW，第二个台阶脉宽400 μs、峰值功率约7.5 kW。“h”型台阶矩形激光脉冲在科研、工业加工、军事雷达等领域有着重要的应用背景。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：包括有板条激光增益介质、成像透镜、平面高反镜和空间滤波矩形小孔光阑；所述板条激光增益介质发出的激光束经过成像透镜和空间滤波矩形小孔光阑后经过平面高反镜反射后在入射回板条激光增益介质后射出。
2.根据权利要求1所述的一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：所述板条增益介质为梯形或者平行四边形板条结构，能够通过端面、大面或者侧面进行泵浦，所用泵浦源为连续或准连续工作方式。
3.根据权利要求1所述的一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：所述激光束的输出路径能够通过加入多个成像透镜和平面高反镜对输出激光进行光路折射后从不同角度输出；所述每个成像透镜的焦距相等；所述各成像透镜和平面高反镜的相对位置和距离按照4F光路摆放。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：所述成像透镜相对于光路倾斜设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：所述空间滤波矩形小孔光阑置于成像透镜的4F远场位置，用于选择小发散角的自发辐射荧光通过，实现对超荧光光源光束质量的控制。
6.根据权利要求1或3所述的一种基于板条角度选通多通放大超荧光光源，其特征是：所述成像透镜能够替换为凹面高反镜；所述凹面高反镜的反射面为倾斜反射面，反射的光路带有倾角。
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