CN209217427U - 对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对输出的纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，所述放大系统被分别配置在纳秒脉冲激光放大的各分束链路上，各所述放大系统均包括：相互配合的信号激光调整组件，信号增益组件；所述信号增益组件包括：与准直扩束器相配合的第一固体增益介质；设置在第一固体增益介质两端，且具有预定角度的两块双色镜；以及设置在信号输出方向且与其中一块双色镜邻接的第一聚焦注入单元、第一接收光纤。本实用新型提供一种对输出的纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，其通过对输出的各分束信号激光进行增益，进而使得后期合束后输出激光的脉宽和功率可调谐放大，实现高功率、大脉宽的可调谐纳秒脉冲激光输出。

Description

对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统

技术领域

本实用新型涉及一种在工业、军事领域情况下使用的放大系统。更具体地说，本实用新型涉及一种用在工业、军事领域情况下的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统。

背景技术

可调谐高平均功率纳秒脉冲激光光源在工业、军事领域有广泛的应用价值，基于此方案的纳秒脉冲激光光源具有简便易操作，适用范围广，维护成本低等诸多优势，应用前景广阔。

纳秒脉冲光纤激光器可以分为单振荡器和主振荡器加功率放大器(MOPA)两种典型结构。

单振荡器结构的输出功率主要受限于振荡腔内所需功能器件的功率负载能力，包括光栅、声光调制器等，通常输出平均功率在10W以内，而且通常采用分立光路结构，难以实现全光纤化。

对于输出平均功率大于100W的系统，通常采用MOPA结构。振荡器输出平均功率较低的种子激光，种子激光经过单级或多级功率放大器进一步将输出功率提升。但是其输出功率及脉冲脉宽受限于振荡器以及大模场增益光纤的饱和能量，故常规MOPA结构设计很难实现高功率的可调谐纳秒脉冲激光光源输出，难以适应工业、军事领域对于纳秒脉冲激光器应用的广泛要求。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，其能够通过将放大系统分别放在激光放大的各链路中，使得各分束光可以得到增益，进而使得各分束激光的功率增大，进而使得后期合束后输出激光的脉宽和功率可调谐放大，实现高功率、大脉宽的可调谐纳秒脉冲激光输出。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种对输出的纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，所述放大系统被分别配置在纳秒脉冲激光放大的各分束链路上，各所述放大系统均包括：相互配合的信号激光调整组件和信号增益组件；

所述信号激光调整组件包括与纳米种子光源系统相连接的光隔离器、准直扩束器；

所述信号增益组件包括：与准直扩束器相配合的第一固体增益介质；

设置在第一固体增益介质两端，且具有预定角度的两块双色镜；

以及设置在信号输出方向且与其中一块双色镜邻接的第一聚焦注入单元、第一接收光纤。

优选的是，其中，还包括与信号激光调整组件，信号增益组件相互配合的信号分离组件；

其中，所述信号分离组件包括：与信号增益组件输出端连接，将泄露到包层的信号光进行剥除的高功率包层光剥除器。

优选的是，其中，所述信号增益组件被替换为包括：与准直扩束器相配合的第二固体增益介质；

与第二固体增益介质相配合的泵浦氙灯、泵浦聚光器；

设置在第二固体增益介质的信号输出方向的第二聚焦单元、第二接收光纤。

优选的是，其中，所述纳秒脉冲激光从种子源输出后通过波分复用系统实现对种子光束的分光操作。

优选的是，其中，还包括与放大系统输出端连接的光纤延迟线。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型通过将种子光束进行分束，再通过放大系统对各分束激光进行放大，克服现有技术中受限于振荡器以及大模场增益光纤的饱和能量的问题；同时通过将放大系统分别放在激光的各分束中，使得各分束光可以得到增益，进而使得各分束光的功率可增大，进而使得后期合束后输出的激光脉宽和功率可调谐放大，实现高功率、大脉宽的可调谐纳秒脉冲激光输出，具体来说一个分束上的放大系统，可以将一个固定功率、脉宽的种子光束(比如100mW，30ns)进行放大，其单束功率放大到100W-800W，通过光纤延迟线的长短设置，对合束后的脉宽进行调整。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统的结构示意图；

图2为本实用新型的另一个实施例中对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本实用新型的一种对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统实现形式，所述放大系统被分别配置在纳秒脉冲激光放大的各分束链路上，其通过对其放大系统位置的限定，使得其相对于现有技术而言，其放大系统不再是放在整个激光放大光路上，故可相对于现有的技术而言，其可以通过对各分束激光的放大，进而在后期合束后，使得其功率和脉宽可以得到大幅度提升，进而克服现有技术中受限于振荡器以及大模场增益光纤的饱和能量的问题，各所述放大系统均包括：相互配合的信号激光调整组件1，信号增益组件2；

所述信号激光调整组件包括与纳米种子光源系统相连接的光隔离器10、准直扩束器11，其用于对输出的主激光束进行调整，使得其产生的反向光不会烧毁种子激光源；

所述信号增益组件包括：与准直扩束器相配合的第一固体增益介质20；

设置在第一固体增益介质两端，且具有预定角度的两块双色镜21；

以及设置在信号输出方向且与其中一块双色镜邻接的第一聚焦注入单元22、第一接收光纤23，其对光传输与放大过程为，纳秒脉冲种子系统输出的脉冲经光隔离器和准直扩束器后，通过其中一块双色镜Ⅰ进入第一固体增益介质，进行能量增益，放大之后的纳秒脉冲激光通过双色镜Ⅱ，进入聚焦注入系统进行聚焦，之后进入聚焦接收光纤系统，注入光纤。这种方案因采用第一固体增益介质作为增益介质，可以输出更大能量的激光脉冲，其相对于光纤作为增益介质，固体增益介质具有更大的有效模场面积，而输出脉冲能量与增益介质的有效模场面积成正比，因此采用第一固体增益介质能够有效增大模场面积，输出更大能量的激光脉冲，例如可以输出数mJ到数十J能量的纳秒脉冲，进而使得各分束激光能量和平均功率相对于种子激光有大幅度的提高，具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1-2所示，在另一种实例中，还包括与信号激光调整组件，信号增益组件相互配合的信号分离组件3；

其中，所述信号分离组件包括：与信号增益组件出端连接，将泄露到包层的信号光进行剥除的高功率包层光剥除器。采用这种方案将增益后的分束光经过高功率包层剥除器，剥除泄露到包层的信号光，之后输出到信号合束器，以使其输出的光信号更纯粹，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图2所示，在另一种实例中，所述信号增益组件被替换为包括：与准直扩束器相配合的第二固体增益介质24；

与第二固体增益介质相配合的泵浦氙灯25、泵浦聚光器26；

设置在第二固体增益介质的信号输出方向的第二聚焦单元27、第二接收光纤28。采用这种方案的光传输与放大过程为，纳秒脉冲种子系统输出的脉冲经光隔离器和准直扩束器后，耦合进入第二固体增益介质，进行能量增益；泵浦氙灯发出的泵浦光通过泵浦聚光器进入第二固体增益介质，形成粒子数反转，提供能量增益；放大之后的纳秒脉冲激光进入聚焦注入系统进行聚焦，之后进入聚焦接收光纤系统，注入光纤，之后再经过高功率包层剥除器，剥除泄露到包层的信号光，之后输出到信号合束器。综上，本方案采用氙灯作为泵浦源，相对于上述采用二极管+双色镜的泵浦方式而言，其鲁棒性更强，在长程运输后，可减少调试时间，另外，采用氙灯泵浦可以实现低重复频率，超大脉冲能量的输出，例如可以实现10Hz，单脉冲能量100J的纳秒脉冲输出，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改

如图1-2所示，在另一种实例中，所述纳秒脉冲激光从种子源输出后通过波分复用系统4实现对主光束的分光操作。采用这种方案通过波分复用器，将种子光束按照需求进行分束操作，具有可实施效果好，结构简单，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，还包括与放大系统输出端连接的光纤延迟线(未示出)。采用这种方案的脉宽方面可以通过调节延迟线光纤的长短，实现30ns(相对延迟为0)、60ns(相对延时为30ns)或者最长1000ns的相对延时的激光输出，具有可实施效果好，结构简单，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，其特征在于，所述放大系统被分别配置在纳秒脉冲激光放大的各分束链路上，各所述放大系统均包括：相互配合的信号激光调整组件和信号增益组件；

所述信号激光调整组件包括与纳米种子光源系统相连接的光隔离器、准直扩束器；

所述信号增益组件包括：与准直扩束器相配合的第一固体增益介质；

设置在第一固体增益介质两端，且具有预定角度的两块双色镜；

以及设置在信号输出方向且与其中一块双色镜邻接的第一聚焦注入单元、第一接收光纤。

2.如权利要求1所述的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，其特征在于，还包括与信号激光调整组件，信号增益组件相互配合的信号分离组件；

其中，所述信号分离组件包括：与信号增益组件输出端连接，将泄露到包层的信号光进行剥除的高功率包层光剥除器。

3.如权利要求2所述的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，其特征在于，所述信号增益组件被替换为包括：与准直扩束器相配合的第二固体增益介质；

与第二固体增益介质相配合的泵浦氙灯、泵浦聚光器；

设置在第二固体增益介质的信号输出方向的第二聚焦单元、第二接收光纤。

4.如权利要求1所述的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，所述纳秒脉冲激光从种子源输出后通过波分复用系统实现对种子光束的分光操作。

5.如权利要求1所述的对输出纳秒脉冲激光进行脉宽和功率调谐的放大系统，还包括与放大系统输出端连接的光纤延迟线。