CN114498275A - 一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法，包括：种子源，用于对种子源提供的光束进行脉冲展宽的展宽器模块，用于对展宽的后的光束进行功率预放大的预放模块，用于将经所述预放模块放大的光束调整为圆偏振光束的圆偏振光调节模块，用于对所述圆偏振光束进行双程功率放大的功率放大模块，以及，用于对光束进行压缩的脉冲压缩模块，其中，所述圆偏振光调节模块还用于将经所述功率放大模块功率放大的光束投射进所述脉冲压缩模块。本发明可提高高功率飞秒激光器功率放大的效率及压缩后的峰值功率和脉冲质量。

Description

一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法。

背景技术

高功率飞秒光脉冲一般通过振荡器加放大器(MOPA)的结构来实现。啁啾放大是实现高功率，高能量飞秒脉冲的一种常用放大方式，尤其适用于光纤放大器。啁啾脉冲放大技术是目前获取超短强激光脉冲的经典技术，啁啾放大器由种子源，展宽器，放大器和压缩器组成。

啁啾放大器首先利用脉冲展宽器对飞秒种子脉冲引入一定的啁啾量，使脉冲展宽，再通过放大后，利用压缩器引入与展宽器相反的啁啾量，使脉冲宽度复原。经过展宽后，脉冲的峰值功率被大大降低。相对于未经过展宽的短脉冲，经过展宽的脉冲在放大过程中由于非线性效应引起脉冲畸变的阈值可以增加1-2个量级，从而能够取得更高的能量与功率。

然而，现有的采用啁啾放大的高功率飞秒激光器放大的效率仍然较低，因此需要对现有的采用啁啾放大的高功率飞秒激光器进行改进，以进一步提高高功率激光放大效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法，以解决现有的高功率飞秒激光器放大效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高功率飞秒激光器，包括：种子源，用于对种子源提供的光束进行脉冲展宽的展宽器模块，用于对展宽的后的光束进行功率预放大的预放模块，用于将经所述预放模块放大的光束调整为圆偏振光束的圆偏振光调节模块，用于对所述圆偏振光束进行双程功率放大的功率放大模块，以及，用于对光束进行压缩的脉冲压缩模块，其中，所述圆偏振光调节模块还用于将经所述功率放大模块功率放大的光束投射进所述脉冲压缩模块。

可选的，所述展宽器模块包括保偏光纤环形器和展宽器，所述种子源提供的光束经所述保偏光纤环形器的第一个输入端进入所述保偏光纤环形器，再从所述保偏光纤环形器的第一个输出端进入所述展宽器，之后再从所述展宽器出来，从所述保偏光纤环形器的第二个输入端进入所述保偏光纤环形器，然后从所述保偏光纤环形器的第二个输出端输出进入所述预放模块。

可选的，所述预放模块包括用于对展宽的后的光束进行功率放大的第一预放器。

可选的，所述第一预放器包括第一单模泵浦源，输入端与展宽器模块和第一单模泵浦源连接的第一波分复用器，以及输入端与所述第一波分复用器的输出端连接的第一保偏掺镱光纤。

可选的，所述预放模块还包括用于对经第一预放器功率放大的光束进行重复频率调节的第一声光调制器，以及对经第一声光调制器调节后的光束进行功率放大的第二预放器。

可选的，所述第二预放器包括第二单模泵浦源，输入端与第一声光调制器和第二单模泵浦源连接的第二波分复用器，以及输入端与所述第二波分复用器的输出端连接的第二保偏掺镱光纤。

可选的，所述圆偏振光调节模块包括设置在所述预放模块和所述功率放大模块之间的半波片，设置在所述半波片和所述功率放大模块之间的第一四分之一波片，以及，设置在所述半波片和所述第一四分之一波片之间的偏振分束器。

可选的，所述功率放大模块包括大模场掺镱光纤，设置在所述圆偏振光调节模块和所述大模场掺镱光纤的第一端之间的长波通双色镜，用于从所述大模场掺镱光纤的第二端向所述大模场掺镱光纤提供光束的泵浦源，设置在所述泵浦源和所述大模场掺镱光纤的第二端之间的短波通双色镜，第三反射镜，设置在所述第三反射镜和所述短波通双色镜之间的法拉第旋转器，以及泵浦回收桶，其中，进入所述大模场掺镱光纤的部分泵浦源出射的光束从大模场掺镱光纤的第一端射出，在长波通双色镜的作用下反射至泵浦回收桶内。

可选的，所述功率放大模块还包括设置在所述短波通双色镜和所述法拉第旋转器之间的第二四分之一波片。

本发明还提供.一种高功率飞秒激光器功率放大方法，包括：提供光束；对光束进行脉冲展宽；对展宽的后的光束进行功率预放大；将功率预放大后的光束调整为圆偏振光束；对圆偏振光束进行双程功率放大；将经双程功率放大后的光束进行耦合；对耦合后的光束进行压缩。

本发明提供的一种高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法，具有以下有益效果：

通过设置所述种子源1，展宽器模块，预放模块、功率放大模块和脉冲压缩模块可实现啁啾放大，从而获得高功率激光脉冲；由于在经功率放大模块对光束进行双程放大之前，将激光光束调整为圆偏振光束，可降低光束在功率放大模块里的克尔非线性效应，提高光束放大的峰值功率，相对线偏振光束，圆偏振光束的峰值功率可提高，例如，可提高1.5倍，同时可提高功率放大模块功率放大的效率。

附图说明

图1是本发明实施例中高功率飞秒激光器的结构示意图；

图2是本发明实施例中单程圆偏振光束第一次进行功率放大的示意图；

图3是本发明实施例中返程圆偏振光束再次进行功率放大的示意图；

图4是本发明实施例中将光束转为圆偏振光束的示意图；

图5是本发明实施例中大模场掺镱光纤功放阶段相对于泵浦源的平均输出功率；

图6是本发明实施例中的高功率飞秒激光器在脉冲压缩模块输出端测得的自相关脉冲示意图；

图7为本发明实施例中的高功率飞秒激光器输出的光束的FROG重构图；

图8是本发明实施例中的高功率飞秒激光器输出的光束的FROG时域图；

图9是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的FROG频域图；

图10是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的脉冲宽度示意图；

图11是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的光束质量图。

附图标记说明：

1-种子源；2-第一保偏光纤隔离器；3-保偏光纤环形器；4-展宽器；5-第一单模泵浦源；6-第一波分复用器；7-第一保偏掺镱光纤；8-第一声光调制器；9-带通过滤器；10-第二保偏光纤隔离器；11-第二波分复用器；12-第二单模泵浦源；13-第二保偏掺镱光纤；14-第三保偏光纤隔离器；15-第一准直透镜；16-隔离器；17-半波片；18-第一反射镜；19-第二反射镜；20-偏振分束器；21-第一四分之一波片；22-长波通双色镜；23-第一聚焦透镜；24-大模场掺镱光纤；25-第二聚焦透镜；26-短波通双色镜；27-第二四分之一波片；28-法拉第旋转器；29-第三反射镜；30-空间隔离器；31-脉冲压缩器；32-第二声光调制器；33-第二准直透镜；34-泵浦源激光器；35-多模尾纤；36-泵浦回收桶；37-第四反射镜；38-偏振片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高功率飞秒激光器和高功率飞秒激光器功率放大方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图1，图1是本发明实施例中高功率飞秒激光器的结构示意图，所述高功率飞秒激光器包括：种子源1，用于对种子源1提供的光束进行脉冲展宽的展宽器模块，用于对展宽的后的光束进行功率预放大的预放模块，用于将经所述预放模块放大的光束调整为圆偏振光束的圆偏振光调节模块，用于对所述圆偏振光束进行双程功率放大的功率放大模块，以及，用于对光束进行压缩的脉冲压缩模块，其中，所述圆偏振光调节模块还用于将经所述功率放大模块功率放大的光束投射进所述脉冲压缩模块。

通过设置所述种子源1，展宽器模块，预放模块、功率放大模块和脉冲压缩模块可实现啁啾放大，从而获得高功率激光脉冲；由于在经功率放大模块对光束进行双程放大之前，将激光光束调整为圆偏振光束，可降低光束在功率放大模块里的克尔非线性效应（Kerrnonlinear effect），提高光束放大的峰值功率，相对线偏振光束，圆偏振光束的峰值功率可提高，例如，可提高1.5倍，同时可提高功率放大模块功率放大的效率。

参考图1，所述种子源1为飞秒毫瓦级光纤振荡器。其中，所述振荡器优选为单模光纤振荡器。

所述展宽器模块包括保偏光纤环形器3和展宽器4，种子源1提供的光束经所述保偏光纤环形器3的第一个输入端进入保偏光纤环形器3，再从保偏光纤环形器3的第一个输出端进入展宽器4，之后再从展宽器4出来，从保偏光纤环形器3的第二个输入端进入保偏光纤环形器3，然后从保偏光纤环形器3的第二个输出端输出进入预放模块。

所述展宽器模块还包括设置在所述种子源1和所述保偏光纤环形器3的第一个输入端之间的第一保偏光纤隔离器2，光束从种子源1进入第一保偏光纤隔离器2，再从保偏光纤环形器3的第一个输入端进入第一保偏光纤隔离器2。通过设置所述第一保偏光纤隔离器2可通过第一保偏光纤隔离器2中的分接头对种子源1的特征及稳定性进行监测。

所述保偏光纤环形器3和所述第一保偏光纤隔离器2中的光纤均为单模光纤。

所述预放模块包括用于对展宽的后的光束进行功率放大的第一预放器。如此，可避免经展宽器4后的光束的功率过低，导致采用功率放大模块进行功率放大后获得光束的功率低的问题。

所述第一预放器包括第一单模泵浦源5，输入端与展宽器模块（保偏光纤环形器3的第二输出端）和第一单模泵浦源5连接的第一波分复用器6，以及输入端与所述第一波分复用器6的输出端连接的第一保偏掺镱光纤7。从展宽器模块出射的光束和第一单模泵浦源5出射的光束经第一波分复用器6后进入第一保偏掺镱光纤7，然后从第一保偏掺镱光纤7出射。

其中，第一单模泵浦源5可采用保偏尾纤的976nm的单模泵浦源。第一保偏掺镱光纤7可采用6um/125um单模保偏掺镱光纤。

通过第一预放器使得光束的增益介于15-20dB。第一预放器使得光束的增益介于15-20dB的原因是为了尽可能抑制第二保偏掺镱光纤13里的非线性相移积累，提高光束的脉冲质量。

所述预放模块还包括用于对经第一预放器功率放大的光束进行重复频率调节的第一声光调制器8，以及对经第一声光调制器8调节后的光束进行功率放大的第二预放器。通过设置第一声光调制器8，可方便用户对高功率飞秒激光器输出的光束的频率进行调节。通过设置第二预放器可避免经过第一声光调制器8后的光束的功率过低，导致采用功率放大模块进行功率放大后获得光束的功率低的问题。

所述第一声光调制器8最低可达到100kHz.。

所述第二预放器包括第二单模泵浦源12，输入端与第一声光调制器8和第二单模泵浦源12连接的第二波分复用器11，以及输入端与所述第二波分复用器11的输出端连接的第二保偏掺镱光纤13。从第一声光调制器8出射的光束和第二单模泵浦源12出射的光束经第二波分复用器11后进入第二保偏掺镱光纤13，然后从第二保偏掺镱光纤13出射。

其中，第一单模泵浦源5可采用保偏尾纤的976nm的单模泵浦源。第一保偏掺镱光纤7可采用6um/125um单模保偏掺镱光纤。

通过第二预放器使得光束的增益介于15-20dB。第二预放器使得光束的增益介于15-20dB的原因是为了尽可能抑制第二保偏掺镱光纤13里的非线性相移积累，提高光束的脉冲质量；同时保证功率放大模块输入端的光束的脉冲能量不会过小，否则不能从功率放大模块里提取最大能量。

所述预放模块还包括设置在所述第一声光调制器8和所述第二预放器之间的带通过滤器9，经第一声光调制器8调节后的光束经带通过滤器9后入射至第二预放器中进行功率放大。通过设置所述带通过滤器9，可对经第一声光调制器8调节后的光束进行光谱宽度调节，以减缓功率放大模块的增益饱和效应。光束通过带通过滤器9后脉冲的平均功率大约1mW。

参考图1，所述预放模块还包括设置在所述带通过滤器9和所述第二预放器之间的第二保偏光纤隔离器10。优选的，所述第二保偏光纤隔离器10为带分接头的保偏光纤隔离器16，如此可通过所述第二保偏光纤隔离器10的分接头对进入第二预放器之前的光束进行监控。其中，第二保偏光纤隔离器10的输出端功率<30mW。

其中，所述第一保偏掺镱光纤7和所述第二保偏掺镱光纤13均为单模光纤，所述第一保偏光纤隔离器2中的光纤为单模光纤，保证大模场光纤放大端的输入光束为单模，更多地激发大模场光纤里的单模光放大，来确保双程放大输出后的光束质量。

参考图1，所述圆偏振光调节模块包括设置在所述预放模块和所述功率放大模块之间的半波片17，设置在所述半波片17和所述功率放大模块之间的第一四分之一波片21，以及，设置在所述半波片17和所述第一四分之一波片21之间的偏振分束器20。光束经所述预放模块功率放大后通过半波片17、偏振分束器20和第一四分之一波片21后可调整为圆偏振光束。通过设置所述偏振分束器20可使经过半波片17的光束从偏振分束器20的输入端进入偏振分束器20，之后从偏振分束器20的输出端进入第一四分之一波片21，而将从第一四分之一波片21穿过的从偏振分束器20的输出端进入偏振分束器20的光束耦合至脉冲压缩模块。

参考图1，所述圆偏振光调节模块还包括设置在所述预放模块和所述半波片17之间的第三保偏光纤隔离器14。所述第三保偏光纤隔离器14为带分接头的保偏光纤隔离器16，如此可通过所述第三保偏光纤隔离器14的分接头对从第二预放器输出的光束进行监控。

参考图1，所述圆偏振光调节模块还包括设置在所述第三保偏光纤隔离器14和所述半波片17之间的第一准直透镜15，设置在所述第一准直透镜15和所述半波片17之间的隔离器16，设置在所述半波片17和所述偏振分束器20之间的第一反射镜18，以及设置在所述第一反射镜18和所述偏振分束器20之间的第二反射镜19。

参考图1，所述功率放大模块包括大模场掺镱光纤24，设置在所述圆偏振光调节模块和所述大模场掺镱光纤24的第一端之间的长波通双色镜22，用于从所述大模场掺镱光纤24的第二端向所述大模场掺镱光纤24提供光束的泵浦源，设置在所述泵浦源和所述大模场掺镱光纤24的第二端之间的短波通双色镜26，第三反射镜29，设置在所述第三反射镜29和所述短波通双色镜26之间的法拉第旋转器28，以及泵浦回收桶36，从圆偏振光调节模块输出的光束经所述长波通双色镜22从大模场掺镱光纤24的第一端进入大模场掺镱光纤24，并在从泵浦源射出的穿过所述短波通双色镜26并进入所述大模场掺镱光纤24的光束的影响下在大模场掺镱光纤24内功率放大，功率放大后的光束从大模场掺镱光纤24的第二端射出，并在所述短波通双色镜26的作用下进入所述法拉第旋转器28，之后出射至所述第三反射镜29，然后反射至所述法拉第旋转器28，之后进入短波通双色镜26，然后从大模场掺镱光纤24的第二端耦合进入大模场掺镱光纤24，并在从泵浦源射出的穿过所述短波通双色镜26并耦合进入所述大模场掺镱光纤24的光束的影响下再次在大模场掺镱光纤24内功率放大，然后再次功率放大后的光束穿过所述长波通双色镜22从功率放大模块射出进入所述圆偏振光调节模块，其中进入所述大模场掺镱光纤24的部分泵浦源出射的光束从大模场掺镱光纤24的第一端射出，在长波通双色镜22的作用下反射至泵浦回收桶36内。

参考图1，所述功率放大模块还包括设置在所述短波通双色镜26和所述法拉第旋转器28之间的第二四分之一波片27，通过设置所述第二四分之一波片27对光束在所述大模场掺镱光纤24内发生的少量的偏振偏移进行偏振补偿，使得在大模场掺镱光纤24里的光束为圆偏振光传输。

参考图1，所述功率放大模块还包括设置在所述长波通双色镜22和所述大模场掺镱光纤24的第一端之间的第一聚焦透镜23，设置在所述大模场掺镱光纤24与所述短波通双色镜26之间的第二聚焦透镜25，以及设置在所述短波通双色镜26与所述泵浦源之间的第二准直透镜33。

参考图1，所述泵浦源包括泵浦源激光器34和多模尾纤35，从所述泵浦源激光器34出射的光束入射到所述短波通双色镜26中，并透过所述短波通双色镜26从所述大模场掺镱光纤24的第二端进入大模场掺镱光纤24中。

参考图1，所述脉冲压缩模块包括脉冲压缩器31，与所述脉冲压缩器31的输入端连通的空间隔离器30，以及与脉冲压缩器31的输出端连通的第二声光调制器32，光束从所述圆偏振光调节模块耦合进所述空间隔离器30，之后进入所述脉冲压缩器31，然后进入所述第二声光调制器32。通过设置第二声光调制器32可对从所述脉冲压缩模块的输出的光束的功率进行调节。

本实施例中高功率飞秒激光器的光路如下：

首先，种子源1提供光束。

然后，对种子源1提供的光束进行脉冲展宽。从种子源1出射的具有重复频率固定的(0~几十MHz)、稳定的输出功率8-10mW的飞秒（200-300fs）脉冲的光束，经过第一保偏光纤隔离器2后，经所述保偏光纤环形器3的第一个输入端进入保偏光纤环形器3，再从保偏光纤环形器3的第一个输出端进入展宽器4，之后再从展宽器4出来，从保偏光纤环形器3的第二个输入端进入保偏光纤环形器3，然后从保偏光纤环形器3的第二个输出端输出进入预放模块。其中，进入预放模块的光束的脉冲展宽到500ps-1ns，功率<1mW。

然后，使光束在预放模块中功率放大。具体的，从展宽器模块出射（保偏光纤环形器3）的光束和第一单模泵浦源5出射的光束经第一波分复用器6后进入第一保偏掺镱光纤7，然后从第一保偏掺镱光纤7出射，之后进入第一声光调制器8，然后再进入带通过滤器9，之后进入第二保偏光纤隔离器10，然后从第二保偏光纤隔离器10的光束和第二单模泵浦源12出射的光束经第二波分复用器11后进入第二保偏掺镱光纤13，然后从第二保偏掺镱光纤13出射。

之后，将经所述预放模块放大的光束调整为圆偏振光束。具体的，光束经所述预放模块功率放大后依次通过第三保偏光纤隔离器14，第一准直透镜15，隔离器16，半波片17、第一反射镜18、第二反射镜19、偏振分束器20和第一四分之一波片21后可调整为圆偏振光束。

其次，对所述圆偏振光束进行双程功率放大。

首先，参考图2，图2是本发明实施例中单程圆偏振光束第一次进行功率放大的示意图，从圆偏振光调节模块输出的光束在所述功率放大模块单程放大的过程如下：从圆偏振光调节模块输出的光束经所述长波通双色镜22后，穿过第一聚焦透镜23，然后从大模场掺镱光纤24的第一端进入大模场掺镱光纤24，并在从泵浦源射出的依次穿过第二准直透镜33，所述短波通双色镜26和第二聚焦透镜25，并从所述大模场掺镱光纤24的第二端进入所述大模场掺镱光纤24的光束的影响下在大模场掺镱光纤24内功率放大。

其次，参考图3，图3是本发明实施例中返程圆偏振光束再次进行功率放大的示意图，从圆偏振光调节模块输出的光束在所述功率放大模块再次放大的过程如下：经单程功率放大后的光束从大模场掺镱光纤24的第二端射出，穿过第一聚焦透镜23后在所述短波通双色镜26的作用下进入所述法拉第旋转器28，之后出射至所述第三反射镜29，然后反射至所述法拉第旋转器28，之后进入短波通双色镜26，然后经过第二聚焦透镜25，之后从大模场掺镱光纤24的第二端进入大模场掺镱光纤24，并在从泵浦源射出的穿过所述短波通双色镜26并进入所述大模场掺镱光纤24的光束的影响下再次在大模场掺镱光纤24内功率放大。

再次，再次功率放大后的光束依次穿过第一聚焦透镜23，所述长波通双色镜22从功率放大模块射出进入所述圆偏振光调节模块。

其中，进入所述大模场掺镱光纤24的部分泵浦源出射的光束从大模场掺镱光纤24的第一端射出，经过所述第一聚焦透镜23后在长波通双色镜22的作用下反射至泵浦回收桶36内。

然后，圆偏振光调节模块将经所述功率放大模块功率放大的光束投射进所述脉冲压缩模块。具体的，从功率放大模块射出进入所述圆偏振光调节模块穿过第一四分之一波片21，之后从偏振分束器20的输出端进入偏振分束器20的光束耦合至脉冲压缩模块。

之后，对光束进行压缩并射出。具体的，光束从所述圆偏振光调节模块耦合进所述空间隔离器30，之后进入所述脉冲压缩器31，然后进入所述第二声光调制器32，最后出射。

参考图4，图4是本发明实施例中将光束转为圆偏振光束的示意图，本实施例中，将光束调整为圆偏振光束的过程为：首先，在第一四分之一波片21和长波通双色镜22之间放置第四反射镜37，使得反射的光束通过偏振片38；然后，通过旋转半波片17，使得光束完全通过偏振分束器20，接着旋转第一四分之一波片21，直至通过偏振片38的功率不受偏振片38旋转方向而改变，且功率值通过偏振片38前后减半，依此方法即可确认获得圆偏振光束；之后，撤去第四反射镜37和偏振片38，圆偏振光即可通过第一聚焦透镜23耦合到大模场掺镱光纤24的纤芯。

本实施例中的高功率激光放大器在实际使用时，例如，选择重复频率为44MHz、8-10mW的飞秒的种子源，且调节第一声光调制器8使得经过第一声光调制器8后的光束的重复频率为200kHz、1mW，通过优化第二预放器的参数得到30mW的光束作为功率放大模块的输入光束，则功率放大模块将光束的功率可放大约50%，如图5所示，并且可得到较好的光束质量。

具体的，如图6所示，图6是本发明实施例中的高功率飞秒激光器在脉冲压缩模块输出端测得的自相关脉冲示意图，其中以相同功率下传统单程啁啾放大的脉冲作为对比，由图6可知，相比于传统的单程啁啾放大系统（两级预放+两级功放），同等功率下测得的脉冲，本实施例中的高功率飞秒激光器的脉冲质量和脉冲功率得到了很大的提高，主脉冲旁的底座被有效地抑制，相应的提高了峰值功率。

并且，参考图7、图8、图9和图10，图7为本发明实施例中的高功率飞秒激光器输出的光束的FROG（frequency resolved optical gating，频率分辨光学开关法）重构图，图8是本发明实施例中的高功率飞秒激光器输出的光束的FROG时域图，图9是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的FROG频域图，图10是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的脉冲宽度示意图，由图7至图10可知，本发明实施例中的高功率飞秒激光器输出的脉冲的功率和光束质量得到了明显改善。

参考图11，图11是本发明实施例中高功率飞秒激光器输出的光束的光束质量图，由图11可知压缩后的光束的脉冲接近理想的单模激光器，其中，M²X=1.08，M²Y=1.09。

本实施例还提供一种高功率飞秒激光器功率放大方法，包括：

提供光束；

对光束进行脉冲展宽；

对展宽的后的光束进行功率预放大；

将功率预放大后的光束调整为圆偏振光束；

对圆偏振光束进行双程功率放大；

对经双程功率放大后的光束进行耦合；

对耦合后的光束进行压缩。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种高功率飞秒激光器，其特征在于，包括：种子源，用于对种子源提供的光束进行脉冲展宽的展宽器模块，用于对展宽的后的光束进行功率预放大的预放模块，用于将经所述预放模块放大的光束调整为圆偏振光束的圆偏振光调节模块，用于对所述圆偏振光束进行双程功率放大的功率放大模块，以及，用于对光束进行压缩的脉冲压缩模块，其中，所述圆偏振光调节模块还用于将经所述功率放大模块功率放大的光束投射进所述脉冲压缩模块。

2.如权利要求1所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述展宽器模块包括保偏光纤环形器和展宽器，所述种子源提供的光束经所述保偏光纤环形器的第一个输入端进入所述保偏光纤环形器，再从所述保偏光纤环形器的第一个输出端进入所述展宽器，之后再从所述展宽器出来，从所述保偏光纤环形器的第二个输入端进入所述保偏光纤环形器，然后从所述保偏光纤环形器的第二个输出端输出进入所述预放模块。

3.如权利要求1所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述预放模块包括用于对展宽的后的光束进行功率放大的第一预放器。

4.如权利要求3所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述第一预放器包括第一单模泵浦源，输入端与展宽器模块和第一单模泵浦源连接的第一波分复用器，以及输入端与所述第一波分复用器的输出端连接的第一保偏掺镱光纤。

5.如权利要求3所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述预放模块还包括用于对经第一预放器功率放大的光束进行重复频率调节的第一声光调制器，以及对经第一声光调制器调节后的光束进行功率放大的第二预放器。

6.如权利要求5所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述第二预放器包括第二单模泵浦源，输入端与第一声光调制器和第二单模泵浦源连接的第二波分复用器，以及输入端与所述第二波分复用器的输出端连接的第二保偏掺镱光纤。

7.如权利要求1所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述圆偏振光调节模块包括设置在所述预放模块和所述功率放大模块之间的半波片，设置在所述半波片和所述功率放大模块之间的第一四分之一波片，以及，设置在所述半波片和所述第一四分之一波片之间的偏振分束器。

8.如权利要求1所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述功率放大模块包括大模场掺镱光纤，设置在所述圆偏振光调节模块和所述大模场掺镱光纤的第一端之间的长波通双色镜，用于从所述大模场掺镱光纤的第二端向所述大模场掺镱光纤提供光束的泵浦源，设置在所述泵浦源和所述大模场掺镱光纤的第二端之间的短波通双色镜，第三反射镜，设置在所述第三反射镜和所述短波通双色镜之间的法拉第旋转器，以及泵浦回收桶，其中，进入所述大模场掺镱光纤的部分泵浦源出射的光束从大模场掺镱光纤的第一端射出，在长波通双色镜的作用下反射至泵浦回收桶内。

9.如权利要求8所述的高功率飞秒激光器，其特征在于，所述功率放大模块还包括设置在所述短波通双色镜和所述法拉第旋转器之间的第二四分之一波片。

10.一种高功率飞秒激光器功率放大方法，其特征在于，包括：

提供光束；

对光束进行脉冲展宽；

对展宽的后的光束进行功率预放大；

将功率预放大后的光束调整为圆偏振光束；

对圆偏振光束进行双程功率放大；

对经双程功率放大后的光束进行耦合；

对耦合后的光束进行压缩。

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