CN113675712B - 一种深紫外掺镱光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种深紫外掺镱光纤激光器属于光电子设备技术领域。其结构有其结构有包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、光耦合器(3)、可饱和吸收体(4)、偏振敏感隔离器(5)、电控偏振控制器(6)、光纤偏振分束器(7)、掺镱光纤(8)、反馈回路(9)、准直器(10)、预处理模块(11)、光谱整形模块(12)、光纤放大模块(13)、光谱搬移模块(14)等。本发明在光谱搬移模块对光脉冲进行压缩，有效压缩了脉冲宽度，同时移动光谱中心波长，得到深紫外脉冲，在有限的泵浦功率条件下，使光脉冲能够获得更高的能量。
Description
技术领域
本发明属于光电子设备技术领域，特别涉及一种深紫外掺镱光纤激光器。
背景技术
近年来，深紫外激光得到了广泛的研究和应用。深紫外激光使光刻技术、精密加工及光学精密仪器制造等高技术领域发展更加迅速。目前常见的深紫外激光器有气体紫外激光器、固体紫外激光器和深紫外光纤激光器。
气体紫外激光器光束质量差、波段范围窄、调谐困难、不能应用于超快物理现象的研究，且大多含有毒气体，限制了其在光学精密仪器制造领域的应用。
固体紫外激光器体积大，易受到外界震动、温度变化等因素干扰，稳定性较差，维护成本高，限制了其在光刻技术及精密加工领域的制造。
应用于材料加工时，深紫外激光器聚焦光斑更小，可直接破坏材料的分子键，而不产生热量，使得加工精度更高。然而，目前现有的深紫外光纤激光器能量偏低，在实际应用时，无法满足大型材料的加工需求，有很大的局限性。应用于光学精密仪器制造时，目前现有的深紫外光纤激光器工作范围窄，无法满足工业生产的需要。这些都限制了深紫外光纤激光器的发展。
综上所述，目前现有的深紫外激光器不能满足实际的应用需求，还需进一步完善。
发明内容
为了克服传统系统产生的脉冲功率不够高、脉宽不够小的缺点，本发明提供一种深紫外掺镱光纤激光器，通过光纤放大模块实现脉冲的功率放大，通过光谱整形模块获得超短脉冲，通过光谱搬移模块获得深紫外脉冲，从而获取高功率超短深紫外脉冲。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种深紫外掺镱光纤激光器，其结构有，泵浦源1与波分复用器2的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺镱光纤8与光波分复用器2的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13的一端相连，光纤放大模块13的另一端与光谱搬移模块14相连；
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903、A/D转换器904与MCU906的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经第一预处理准直器1101、预处理带通滤波器1102、第一预处理半波片1103、第一预处理光栅1104后，入射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105输出的光脉冲经第二预处理半波片1107、预处理光纤偏振分束器1108、第一预处理隔离器1109后，传输至第二预处理准直器1110，第二预处理准直器1110输出的光脉冲经第一预处理掺镱光纤1111传输至啁啾光纤布拉格光栅1112，啁啾光纤布拉格光栅1112将光脉冲按输入路线反射回第二预处理准直器1110，第二预处理准直器1110输出的光脉冲经第一预处理凸透镜1113、声光调制器1114、第二预处理凸透镜1115、第二预处理隔离器1116、第三预处理半波片1117、第三预处理凸透镜1118、第三预处理准直器1119、第二预处理掺镱光纤1120、第四预处理准直器1121、第四预处理凸透镜1122后，入射到第二预处理反射镜1123上，预处理光电二极管1126产生的泵浦光经第五预处理准直器1125、第五预处理凸透镜1124后，入射到第二预处理反射镜1123上，与之前入射到第二预处理反射镜1123的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第二预处理反射镜1123反射至第三预处理反射镜1127，经第三预处理反射镜1127反射至第四预处理半波片1128中，通过第四预处理半波片1128的光脉冲最后由预处理四分之一波片1129输出；
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202反射至光谱整形滤波器1203，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204、第三光谱整形反射镜1205反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206反射至第五光谱整形反射镜1207，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209再反射至第一光谱整形凹面镜1208，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211后，传输至第二光谱整形凹面镜1213，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215后再反射至第七光谱整形反射镜1212，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出；
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大隔离器1301后依次通过第一光纤放大半波片1302、第一光纤放大凸透镜1303、第一光纤放大准直器1304、掺镱棒形光纤1305、第二光纤放大准直器1306、第二光纤放大凸透镜1307后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，光纤放大光电二极管1311产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310、第三光纤放大凸透镜1309后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲最后由光纤放大四分之一波片1314输出；
所述的光谱搬移模块14具有如下光路结构，光脉冲经第一光谱搬移隔离器1401、第一光谱搬移半波片1402后，入射至第一光谱搬移薄膜偏振器1403，第一光谱搬移薄膜偏振器1403输出的光脉冲经第一光谱搬移啁啾体布拉格光栅1404传输至第一光谱搬移四分之一波片1405，第一光谱搬移四分之一波片1405将光脉冲按输入路线反射回第一光谱搬移薄膜偏振器1403，第一光谱搬移薄膜偏振器1403将光脉冲传输至第二光谱搬移薄膜偏振器1406，第二光谱搬移薄膜偏振器1406将输出的光脉冲经第二光谱搬移啁啾体布拉格光栅1407传输至第二光谱搬移四分之一波片1408，第二光谱搬移四分之一波片1408将光脉冲按输入路线反射回第二光谱搬移薄膜偏振器1406，第二光谱搬移薄膜偏振器1406输出的光脉冲经第二光谱搬移半波片1409传输至第一光谱搬移偏振分束器1410，第一光谱搬移偏振分束器1410输出的一部分光脉冲经第三光谱搬移反射镜1411、第四光谱搬移反射镜1412、第五光谱搬移反射镜1413、第六光谱搬移反射镜1414、第一光谱搬移凸透镜1415、第七光谱搬移反射镜1416、第三光谱搬移半波片1417、第八光谱搬移反射镜1418后，传输至第一光谱搬移双色镜1419，第一光谱搬移偏振分束器1410输出的另一部分光脉冲经第九光谱搬移反射镜1420传输至第二光谱搬移双色镜1421，光脉冲经第二光谱搬移双色镜1421、第一光谱搬移凹面镜1422、MgO:PPLN晶体1423、第二光谱搬移凹面镜1424后，传输到第一光谱搬移双色镜1419上，与之前入射到第一光谱搬移双色镜1419的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第三光谱搬移凹面镜1425、BBO晶体1426传输至第四光谱搬移凹面镜1427，第四光谱搬移凹面镜1427将一部分光脉冲传输至第二光谱搬移双色镜1421再次按输入路线传输，第四光谱搬移凹面镜1427将另一部分光脉冲传输至第二光谱搬移凸透镜1428，光脉冲通过第二光谱搬移凸透镜1428后输出。
有益效果：
1、本发明在光谱搬移模块对光脉冲进行压缩，有效压缩了脉冲宽度，同时移动光谱中心波长，得到深紫外脉冲。
2、本发明使用掺镱光纤设计光纤放大模块，有效提高了系统脉冲的功率。
3、本发明使用57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成光谱整形滤波器，有效补偿了光脉冲能量提高后的增益窄化效应。
4、本发明在有限泵浦功率条件下，利用声光调制器降低光脉冲重复频率，使光脉冲能够获得更高的能量。
附图说明：
图1是本发明的总体结构框图。
图2是本发明使用的反馈回路。
图3是本发明使用的预处理模块。
图4是本发明使用的光谱整形模块。
图5是本发明使用的光纤放大模块。
图6是本发明使用的光谱搬移模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理进一步说明，应理解，附图中所标记的元器件参数为以下实施例使用的优选参数，而不是对保护范围的限制。
实施例1本发明的整体结构
如图1所示，本发明的整体结构有，泵浦源1(OCLARO公司的LC962U型泵浦源，中心波长980nm，最大单模输出光功率为750mW)与波分复用器2(COMCORE公司980/1060nm单模光纤波分复用器)的980nm端相连，波分复用器2的1550nm端与光耦合器3(OZ-OPTICS公司生产的型号为FUSED-12-1060-7/125-50/50-3U-3mm的光纤耦合器)的输入端相连，光耦合器3的输出端与可饱和吸收体4(德国BATOP公司SA-1064-25-2ps-FC/PC可饱和吸收体)的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与偏振敏感隔离器5(Conoptics公司714偏振敏感隔离器)的输入端相连，偏振敏感隔离器5的输出端与电控偏振控制器6(General Photonics公司MPC-201偏振敏感隔离器)的输入端相连，电控偏振控制器6的输出端与光纤偏振分束器7(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)的输入端相连，光纤偏振分束器7的输出端通过掺镱光纤8(Nufern公司PM-YDF-HI掺镱光纤)与光波分复用器2的公共端相连。上述结构构成了传统的锁模光纤激光器谐振腔。
本发明在传统的锁模光纤激光器谐振腔的基础上，还有反馈回路、预处理模块、光谱整形模块、光纤放大模块、光谱搬移模块构成的脉冲优化系统，结构为，光纤偏振分束器7的另一个输出端与反馈回路9的输入端相连，反馈回路9的一个输出端与电控偏振控制器6的另一个输入端相连，反馈回路9的另一个输出端与预处理模块11中的声光调制器1116(Gooch&Housego公司Fiber-Q声光调制器)相连，光耦合器3的另一个输出端与准直器10(WT&T公司M011准直器)的输入端相连，准直器10的输出端与预处理模块11的一端相连，预处理模块11的另一端与光谱整形模块12的输入端相连，光谱整形模块12的输出端与光纤放大模块13的一端相连，光纤放大模块13的另一端与光谱搬移模块14相连。
实施例2反馈回路
所述的反馈回路9的结构为，光电探测器901(Thorlabs公司RX25BF光电探测器)的输入端作为反馈回路9的输入端，与所述的光纤偏振分束器7相连，光电探测器901的输出端与放大器902(Innolume公司SOA-1080-20-HI-40dB放大器)的输入端相连，放大器902的一个输出端通过滤波器903(YUNSANDA公司CW4L2滤波器)、A/D转换器904与MCU906(STMicroelectronics公司STM32MP157FAC1MCU)的一个输入端相连，放大器902的另一个输出端通过分频器905(Texas Instruments公司MPY634分频器)与MCU906的另一个输入端相连，MCU906作为反馈回路9的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器6的另一个输入端相连，另一个输出端与所述的预处理模块11中的声光调制器1116相连，控制声光调制器工作。
实施例3预处理模块
所述的预处理模块11具有如下的光路结构，光脉冲经第一预处理准直器1101(WT&T公司M011准直器)、预处理带通滤波器1102(santec公司OFM-15带通滤波器)、第一预处理半波片1103(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一预处理光栅1104(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)后，入射至第二预处理光栅1105(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第二预处理光栅1105将光脉冲入射到第一预处理反射镜1106(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，第一预处理反射镜1106将光脉冲反射至第二预处理光栅1105，第二预处理光栅1105输出的光脉冲经第二预处理半波片1107(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、预处理光纤偏振分束器1108(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)、第一预处理隔离器1109(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)后，传输至第二预处理准直器1110(WT&T公司M011准直器)，第二预处理准直器1110输出的光脉冲经第一预处理掺镱光纤1111(Nufern公司PM-YDF-HI光纤)传输至啁啾光纤布拉格光栅1112(上海昊量光电设备有限公司750nm-2400nm啁啾光纤布拉格光栅)，啁啾光纤布拉格光栅1112将光脉冲按输入路线反射回第二预处理准直器1110，第二预处理准直器1110输出的光脉冲经第一预处理凸透镜1113(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、声光调制器1114(Gooch&Housego公司Fiber-Q声光调制器)、第二预处理凸透镜1115(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第二预处理隔离器1116(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第三预处理半波片1117(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第三预处理凸透镜1118(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第三预处理准直器1119(WT&T公司M011准直器)、第二预处理掺镱光纤1120(Nufern公司PM-YDF-HI光纤)、第四预处理准直器1121(WT&T公司M011准直器)、第四预处理凸透镜1122(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第二预处理反射镜1123(恒洋光学GMH12-005-AU)上，预处理光电二极管1126(DILAS公司D4F2P22-976)产生的泵浦光经第五预处理准直器1125(WT&T公司M011准直器)、第五预处理凸透镜1124(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第二预处理反射镜1123上，与之前入射到第二预处理反射镜1123的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第二预处理反射镜1123反射至第三预处理反射镜1127(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第三预处理反射镜1127反射至第四预处理半波片1128(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第四预处理半波片1128的光脉冲最后由预处理四分之一波片1129(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)输出。预处理模块11压缩脉冲的光谱宽度，降低了脉冲重复频率有效防止放大后的脉冲损伤器件，提高了脉冲能量。
实施例4光谱整形模块
所述的光谱整形模块12具有如下的光路结构，光脉冲经偏振器1201(FiberPro公司PC1100)入射到第一光谱整形反射镜1202，由第一光谱整形反射镜1202(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至光谱整形滤波器1203(Bonphot Optoelectronics公司WLTF-BA滤波器)，光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第二光谱整形反射镜1204(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第三光谱整形反射镜1205(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射后，再次反射回光谱整形滤波器1203，从光谱整形滤波器1203输出的光脉冲经第四光谱整形反射镜1206(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)反射至第五光谱整形反射镜1207(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第五光谱反射镜1207将光脉冲反射至第一光谱整形光栅1210(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)，第一光谱整形光栅1210将光脉冲反射至第六光谱整形反射镜1209(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)再反射至第一光谱整形凹面镜1208(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，光脉冲通过第一光谱整形凹面镜1208、空间光调制器1211(CRI公司SLM-256-NIR空间光调制器)后，传输至第二光谱整形凹面镜1213(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，第二光谱整形凹面镜1213将光脉冲反射至第八光谱整形反射镜1214(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，光脉冲再由第八光谱整形反射镜1214反射至第二光谱整形光栅1215(LightSmyth公司LSFSG-1000-3225-94)后再反射至第七光谱整形反射镜1212(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，第七光谱整形反射镜1212的输出为光谱整形模块12的输出。光谱整形模块12减少了增益带宽附近的频谱分量，补偿输出脉冲的色散。
实施例5光纤放大模块
所述的光纤放大模块13具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大隔离器1301(恒阳光学公司HOI-005-532隔离器)后依次通过第一光纤放大半波片1302(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)、第一光纤放大凸透镜1303(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第一光纤放大准直器1304(WT&T公司M011准直器)、掺镱棒形光纤1305(武汉长进激光技术有限公司30/600双包层掺镱光纤)、第二光纤放大准直器1306(WT&T公司M011准直器)、第二光纤放大凸透镜1307(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)上，光纤放大光电二极管1311(DILAS公司D4F2P22-976光电二极管)产生的泵浦光经第三光纤放大准直器1310(WT&T公司M011准直器)、第三光纤放大凸透镜1309(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)后，入射到第一光纤放大反射镜1308上，与之前入射到第一光纤放大反射镜1308的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第一光纤放大反射镜1308反射至第二光纤放大反射镜1312(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)，经第二光纤放大反射镜1312反射至第二光纤放大半波片1313(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)中，通过第二光纤放大半波片1313的光脉冲最后由光纤放大四分之一波片1314(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)输出。光纤放大模块13对脉冲进行了功率放大。
实施例6光谱搬移模块
所述的光谱搬移模块14具有如下光路结构，光脉冲经第一光谱搬移隔离器1401(恒洋光学公司HOI-005-532隔离器)、第一光谱搬移半波片1402(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)后，入射至第一光谱搬移薄膜偏振器1403(北京波威科技有限公司TFP 56°薄膜偏振器)，第一光谱搬移薄膜偏振器1403输出的光脉冲经第一光谱搬移啁啾体布拉格光栅1404(aunion公司VBG啁啾体布拉格光栅)传输至第一光谱搬移四分之一波片1405(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)，第一光谱搬移四分之一波片1405将光脉冲按输入路线反射回第一光谱搬移薄膜偏振器1403，第一光谱搬移薄膜偏振器1403将光脉冲传输至第二光谱搬移薄膜偏振器1406(北京波威科技有限公司TFP 56°薄膜偏振器)，第二光谱搬移薄膜偏振器1406将输出的光脉冲经第二光谱搬移啁啾体布拉格光栅1407(aunion公司VBG啁啾体布拉格光栅)传输至第二光谱搬移四分之一波片1408(恒洋光学公司WPZ4310-248四分之一波片)，第二光谱搬移四分之一波片1408将光脉冲按输入路线反射回第二光谱搬移薄膜偏振器1406，第二光谱搬移薄膜偏振器1406输出的光脉冲经第二光谱搬移半波片1409(恒洋光学公司WPZ2310-248半波片)传输至第一光谱搬移偏振分束器1410(Kongtum公司QTFBC-1216光纤偏振分束器)，第一光谱搬移偏振分束器1410输出的一部分光脉冲经第三光谱搬移反射镜1411(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第四光谱搬移反射镜1412(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第五光谱搬移反射镜1413(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第六光谱搬移反射镜1414(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第一光谱搬移凸透镜1415(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)、第七光谱搬移反射镜1416(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)、第三光谱搬移半波片1417、第八光谱搬移反射镜1418后，传输至第一光谱搬移双色镜1419(武汉优光科技有限责任公司DIM0025-51-45双色镜)，第一光谱搬移偏振分束器1410输出的另一部分光脉冲经第九光谱搬移反射镜1420(恒洋光学公司GMH12-005-AU反射镜)传输至第二光谱搬移双色镜1421(武汉优光科技有限责任公司DIM0025-51-45双色镜)，光脉冲经第二光谱搬移双色镜1421、第一光谱搬移凹面镜1422(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)、MgO:PPLN晶体1423(西安多维光电公司MgO:PPLN晶体)、第二光谱搬移凹面镜1424(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)后，传输到第一光谱搬移双色镜1419上，与之前入射到第一光谱搬移双色镜1419的光脉冲融合，融合后的光脉冲经第三光谱搬移凹面镜1425(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)、BBO晶体1426(山东辰晶光电公司BBO晶体)传输至第四光谱搬移凹面镜1427(恒洋光学公司GMH-13凹面镜)，第四光谱搬移凹面镜1427将一部分光脉冲传输至第二光谱搬移双色镜1421再次按输入路线传输，第四光谱搬移凹面镜1427将另一部分光脉冲传输至第二光谱搬移凸透镜1428(恒洋光学公司GLH12-002-002-NIR凸透镜)，光脉冲通过第二光谱搬移凸透镜1428后输出。光谱搬移模块14缩短脉冲宽度，实现对于光谱中心波长的移动。
实施例7本发明的工作原理
结合上述各实施例及各附图，说明本发明的工作原理。
传统锁模光纤激光器谐振腔产生光脉冲，预处理模块11压缩了光脉冲光谱的宽度，提高了光脉冲能量。在有限泵浦功率条件下，声光调制器1114可以降低光脉冲重复频率，以便光脉冲在接下来的结构中获得更高的能量。掺镱光纤提高了光脉冲的能量。光脉冲能量提高后，会有增益窄化效应，限制光脉冲宽度。由57个交替的Al2O3、SiO2层和一个熔融石英基板组成的光谱整形滤波器1203补偿了这种影响，减小增益带宽附近的频谱分量。第一光谱整形光栅1210、第二光谱整形光栅1215、第一光谱整形凹面镜1208、第二光谱整形凹面镜1213和空间光调制器1211组成色散补偿结构，补偿光脉冲色散。色散补偿后，光纤放大模块13对光脉冲进行功率放大，获得高功率光脉冲。光谱搬移模块14实现对光脉冲波长的频率转换，最后输出深紫外光脉冲。
Claims (1)
1.一种深紫外掺镱光纤激光器，其结构有，泵浦源(1)与波分复用器(2)的980nm端相连，波分复用器(2)的1550nm端与光耦合器(3)的输入端相连，光耦合器(3)的输出端与可饱和吸收体(4)的一端相连，可饱和吸收体(4)的另一端与偏振敏感隔离器(5)的输入端相连，偏振敏感隔离器(5)的输出端与电控偏振控制器(6)的输入端相连，电控偏振控制器(6)的输出端与光纤偏振分束器(7)的输入端相连，光纤偏振分束器(7)的输出端通过掺镱光纤(8)与波分复用器(2)的公共端相连；
其特征在于，结构还有，光纤偏振分束器(7)的另一个输出端与反馈回路(9)的输入端相连，反馈回路(9)的一个输出端与电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，反馈回路(9)的另一个输出端与预处理模块的声光调制器(1114)相连，光耦合器(3)的另一个输出端与准直器(10)的输入端相连，准直器(10)的输出端与预处理模块(11)的一端相连，预处理模块(11)的另一端与光谱整形模块(12)的输入端相连，光谱整形模块(12)的输出端与光纤放大模块(13)的一端相连，光纤放大模块(13)的另一端与光谱搬移模块(14)相连；
所述的反馈回路(9)的结构为，光电探测器(901)的输入端作为反馈回路(9)的输入端，与所述的光纤偏振分束器(7)相连，光电探测器(901)的输出端与放大器(902)的输入端相连，放大器(902)的一个输出端通过滤波器(903)、A/D转换器(904)与MCU(906)的一个输入端相连，放大器(902)的另一个输出端通过分频器(905)与MCU(906)的另一个输入端相连，MCU(906)作为反馈回路(9)的输出端，一个输出端与所述的电控偏振控制器(6)的另一个输入端相连，另一个输出端与预处理模块的声光调制器(1114)相连，控制声光调制器工作；
所述的预处理模块(11)具有如下的光路结构，光脉冲经预处理模块的第一准直器(1101)、预处理模块的带通滤波器(1102)、预处理模块的第一半波片(1103)、预处理模块的第一光栅(1104)后，入射至预处理模块的第二光栅(1105)，预处理模块的第二光栅(1105)将光脉冲入射到预处理模块的第一反射镜(1106)上，预处理模块的第一反射镜(1106)将光脉冲反射至预处理模块的第二光栅(1105)，预处理模块的第二光栅(1105)输出的光脉冲经预处理模块的第二半波片(1107)、预处理模块的光纤偏振分束器(1108)、预处理模块的第一隔离器(1109)后，传输至预处理模块的第二准直器(1110)，预处理模块的第二准直器(1110)输出的光脉冲经预处理模块的第一掺镱光纤(1111)传输至预处理模块的啁啾光纤布拉格光栅(1112)，预处理模块的啁啾光纤布拉格光栅(1112)将光脉冲按输入路线反射回预处理模块的第二准直器(1110)，预处理模块的第二准直器(1110)输出的光脉冲经预处理模块的第一凸透镜(1113)、预处理模块的声光调制器(1114)、预处理模块的第二凸透镜(1115)、预处理模块的第二隔离器(1116)、预处理模块的第三半波片(1117)、预处理模块的第三凸透镜(1118)、预处理模块的第三准直器(1119)、预处理模块的第二掺镱光纤(1120)、预处理模块的第四准直器(1121)、预处理模块的第四凸透镜(1122)后，入射到预处理模块的第二反射镜(1123)上，预处理模块的激光二极管(1126)产生的泵浦光经预处理模块的第五准直器(1125)、预处理模块的第五凸透镜(1124)后，入射到预处理模块的第二反射镜(1123)上，与之前入射到预处理模块的第二反射镜(1123)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经预处理模块的第二反射镜(1123)反射至预处理模块的第三反射镜(1127)，经预处理模块的第三反射镜(1127)反射至预处理模块的第四半波片(1128)中，通过预处理模块的第四半波片(1128)的光脉冲最后由预处理模块的四分之一波片(1129)输出；
所述的光谱整形模块(12)具有如下的光路结构，光脉冲经光谱整形模块的偏振器(1201)入射到光谱整形模块的第一反射镜(1202)，由光谱整形模块的第一反射镜(1202)反射至光谱整形模块的滤波器(1203)，光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第二反射镜(1204)、光谱整形模块的第三反射镜(1205)反射后，再次反射回光谱整形模块的滤波器(1203)，从光谱整形模块的滤波器(1203)输出的光脉冲经光谱整形模块的第四反射镜(1206)反射至光谱整形模块的第五反射镜(1207)，光谱整形模块的第五反射镜(1207)将光脉冲反射至光谱整形模块的第一光栅(1210)，光谱整形模块的第一光栅(1210)将光脉冲反射至光谱整形模块的第六反射镜(1209)再反射至光谱整形模块的第一凹面镜(1208)，光脉冲通过光谱整形模块的第一凹面镜(1208)、光谱整形模块的空间光调制器(1211)后，传输至光谱整形模块的第二凹面镜(1213)，光谱整形模块的第二凹面镜(1213)将光脉冲反射至光谱整形模块的第八反射镜(1214)，光脉冲再由光谱整形模块的第八反射镜(1214)反射至光谱整形模块的第二光栅(1215)后再反射至光谱整形模块的第七反射镜(1212)，光谱整形模块的第七反射镜(1212)的输出为光谱整形模块(12)的输出；
所述的光纤放大模块(13)具有如下的光路结构，光脉冲通过光纤放大模块的隔离器(1301)后依次通过光纤放大模块的第一半波片(1302)、光纤放大模块的第一凸透镜(1303)、光纤放大模块的第一准直器(1304)、光纤放大模块的掺镱棒形光纤(1305)、光纤放大模块的第二准直器(1306)、光纤放大模块的第二凸透镜(1307)后，入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)上，光纤放大模块的激光二极管(1311)产生的泵浦光经光纤放大模块的第三准直器(1310)、光纤放大模块的第三凸透镜(1309)后，入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)上，与之前入射到光纤放大模块的第一反射镜(1308)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经光纤放大模块的第一反射镜(1308)反射至光纤放大模块的第二反射镜(1312)，经光纤放大模块的第二反射镜(1312)反射至光纤放大模块的第二半波片(1313)中，通过光纤放大模块的第二半波片(1313)的光脉冲最后由光纤放大模块的四分之一波片(1314)输出；
所述的光谱搬移模块(14)具有如下光路结构，光脉冲经光谱搬移模块的第一隔离器(1401)、光谱搬移模块的第一半波片(1402)后，入射至光谱搬移模块的第一薄膜偏振器(1403)，光谱搬移模块的第一薄膜偏振器(1403)输出的光脉冲经光谱搬移模块的第一啁啾体布拉格光栅(1404)传输至光谱搬移模块的第一四分之一波片(1405)，光谱搬移模块的第一四分之一波片(1405)将光脉冲按输入路线反射回光谱搬移模块的第一薄膜偏振器(1403)，光谱搬移模块的第一薄膜偏振器(1403)将光脉冲传输至光谱搬移模块的第二薄膜偏振器(1406)，光谱搬移模块的第二薄膜偏振器(1406)将输出的光脉冲经光谱搬移模块的第二啁啾体布拉格光栅(1407)传输至光谱搬移模块的第二四分之一波片(1408)，光谱搬移模块的第二四分之一波片(1408)将光脉冲按输入路线反射回光谱搬移模块的第二薄膜偏振器(1406)，光谱搬移模块的第二薄膜偏振器(1406)输出的光脉冲经光谱搬移模块的第二半波片(1409)传输至光谱搬移模块的第一偏振分束器(1410)，光谱搬移模块的第一偏振分束器(1410)输出的一部分光脉冲经光谱搬移模块的第三反射镜(1411)、光谱搬移模块的第四反射镜(1412)、光谱搬移模块的第五反射镜(1413)、光谱搬移模块的第六反射镜(1414)、光谱搬移模块的第一凸透镜(1415)、光谱搬移模块的第七反射镜(1416)、光谱搬移模块的第三半波片(1417)、光谱搬移模块的第八反射镜(1418)后，传输至光谱搬移模块的第一双色镜(1419)，光谱搬移模块的第一偏振分束器(1410)输出的另一部分光脉冲经光谱搬移模块的第九反射镜(1420)传输至光谱搬移模块的第二双色镜(1421)，光脉冲经光谱搬移模块的第二双色镜(1421)、光谱搬移模块的第一凹面镜(1422)、光谱搬移模块的MgO:PPLN晶体(1423)、光谱搬移模块的第二凹面镜(1424)后，传输到光谱搬移模块的第一双色镜(1419)上，与之前入射到光谱搬移模块的第一双色镜(1419)的光脉冲融合，融合后的光脉冲经光谱搬移模块的第三凹面镜(1425)、光谱搬移模块的BBO晶体(1426)传输至光谱搬移模块的第四凹面镜(1427)，光谱搬移模块的第四凹面镜(1427)将一部分光脉冲传输至光谱搬移模块的第二双色镜(1421)再次按输入路线传输，光谱搬移模块的第四凹面镜(1427)将另一部分光脉冲传输至光谱搬移模块的第二凸透镜(1428)，光脉冲通过光谱搬移模块的第二凸透镜(1428)后输出。
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
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