CN209766848U - 基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器 - Google Patents
基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，该激光器包括激光器种子源、功率预放大器、脉冲展宽器、高功率放大器、脉冲压缩器、倍频器。其中，激光器种子源、功率预放大器、脉冲展宽器、高功率放大器均由保偏光纤及保偏光纤器件构成，并通过光纤熔接方式依次连接，输出基频1560nm脉冲。所述脉冲压缩器由一对高衍射效率的透射光栅组成。所述倍频器基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂晶体，并通过温控装置精确控制晶体工作温度。本实用新型将偏振稳定的高功率1560nm飞秒激光聚焦到温度稳定的MgO:PPLN晶体上，获得高功率高稳定的倍频780nm飞秒激光输出，稳定性好、功率高、结构紧凑等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤激光技术及非线性光学领域，特别是提供了一种高功率高稳定性的780nm飞秒激光器。
背景技术
780nm飞秒激光是生物成像、太赫兹产生、3D微纳打印、超连续谱产生等领域的重要光源。现阶段，780nm飞秒脉冲主要由钛蓝宝石激光器产生。钛蓝宝石激光器体积大、成本高，且对工作温度、湿度、洁净度要求苛刻，调试过程复杂，限制了其推广应用。光纤飞秒激光器具有结构紧凑、性能稳定、免维护、低成本等优点，近年来获得了快速发展。
通过倍频技术，将掺铒光纤飞秒激光器输出的1560nm飞秒激光倍频至780nm，是获得780nm飞秒激光的有效技术方法。基于该技术方法的780nm激光器具备光纤激光器的优势，有助于推广至工业领域应用。对于一些应用领域，激光器的功率稳定性至关重要。由于倍频过程是偏振敏感过程，倍频效率受基频光的偏振态影响非常明显，因此偏振稳定的1560nm基频光是获得稳定的780nm倍频光的必要条件。为了获得高功率高稳定的780nm飞秒激光，需要高功率高偏振稳定的1560nm基频光以及高转换效率的倍频晶体。
实用新型内容
1、实用新型目的。
本实用新型提出了一种高功率高稳定性的780nm飞秒激光器。
2、本实用新型所采用的技术方案。
本实用新型提出了一种基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，包括产生1560nm飞秒脉冲激光器种子源、将1560nm飞秒脉冲的功率放大至百毫瓦量级的功率预放大器、引入色散的脉冲展宽器、将展宽后的脉冲功率放大的高功率放大器、补偿脉冲展宽器反常色散量的脉冲压缩器、将1560nm激光倍频至780nm的倍频器；激光器种子源、功率预放大器、脉冲展宽器、高功率放大器均由保偏光纤及保偏光纤器件构成，并通过光纤熔接方式依次连接，输出功率和偏振稳定的1560nm脉冲激光，再经压缩器和倍频器最终输出780nm飞秒脉冲。
更进一步，激光器种子源包括980nm半导体泵浦激光器，保偏980/1550波分复用器，保偏掺铒光纤，快轴截止的保偏隔离器，1*2保偏光纤耦合器，基于饱和吸收材料制成的饱和吸收体，依次通过光纤熔接方式连接，实现环形腔结构。
更进一步，所述功率预放大器依次由980nm泵浦半导体激光器、保偏980/1550波分复用器、保偏掺铒光纤构成，具有飞秒脉冲功率放大且避免脉冲分裂的保偏掺铒光纤为1560nm波段的正常色散光纤。
更进一步，所述脉冲展宽器由保偏无源光纤、保偏隔离器依次连接，将脉宽展宽的保偏无源光纤为1560nm波段的正常色散光纤。
更进一步，所述高功率放大器依次由915nm多模半导体激光器、保偏泵浦合束器、保偏双包层铒镱共掺光纤、保偏光纤准直器构成。
更进一步，所述脉冲压缩器由一对高衍射效率的透射光栅及棱镜反射镜，平面反射镜组成；1560nm激光经保偏光纤准直器准直后，入射到第一片光栅上产生衍射，衍射光入射到第二片光栅上再次发生衍射，随后入射到棱镜反射镜上；棱镜反射镜将入射光反射，同时，反射光的垂直高度降低，与入射光平行错开，然后依次通过光栅，光栅发生衍射，并经平面反射镜引出；通过调节光栅间距，使光栅对引入的反常色散量有效补偿脉冲展宽器引入的正常色散量，使激光脉宽得到压缩。
更进一步，所述倍频器依次由1/4波片、1/2波片、聚焦透镜、倍频晶体、用于精确控制晶体温度的温控装置、准直透镜、780nm带通滤波器组成；通过调节1/4波片、1/2波片，使基频1560nm激光达到最佳偏振状态后锁定波片位置，通过聚焦透镜聚焦后在经过准直透镜准直，最后通过780nm的带通滤波器。
更进一步，所述的倍频晶体为掺氧化镁周期性极化铌酸锂。
3、本实用新型所产生的技术效果。
(1)本实用新型通过全保偏光纤系统产生高功率、高偏振稳定的1560nm飞秒激光，确保了基频光的稳定性。
(2)本实用新型通过温控系统精确控制倍频晶体的工作温度，使其稳定在最佳工作温度，达到倍频效率最大化，且倍频效率不受环境温度变化的影响。
(3)本实用新型提出的高功率高稳定性780nm飞秒激光器，成本低，结构紧凑，性能稳定，易于使用和维护，可替代钛蓝宝石激光在一些科研领域的应用，适合推广至工业领域应用。
附图说明
图1本实用新型结构框图。
图2本实用新型激光器系统具体示意图。
图3本实用新型激光器功率稳定性测试结果。
具体实施方式
实施例
参考图1，本实用新型激光器包括激光器种子源100、功率预放大器200、脉冲展宽器300、高功率放大器400、脉冲压缩器500、倍频器600。其中，激光器种子源100、功率预放大器200、脉宽展宽器300、高功率放大器400均由保偏光纤及保偏光纤器件构成，并通过光纤熔接方式依次连接。激光器种子源100产生可自启动、偏振稳定的1560nm飞秒脉冲。功率预放大器200将1560nm飞秒脉冲的功率放大至百毫瓦量级。脉冲展宽器300引入正常色散，将1560nm飞秒脉冲脉宽展宽至数十皮秒量级。高功率放大器400将展宽后1560nm脉冲功率放大至数瓦量级。脉冲压缩器500引入的反常色散量补偿脉冲展宽器300引入的正常色散量，使脉宽得到压缩，得到高功率、高偏振稳定输出的1560nm飞秒脉冲。倍频器600将高功率、高偏振稳定输出的1560nm激光倍频至780nm，从而获得高功率高稳定性的780nm飞秒脉冲。
参考图2，本实用新型激光器包括激光器种子源100、功率预放大器200、脉冲展宽器300、高功率放大器400、脉冲压缩器500、倍频器600。其中，激光器种子源100、功率预放大器200、脉宽展宽器300、高功率放大器400均由保偏光纤及保偏光纤器件构成，并通过光纤熔接方式依次连接。
激光器种子源100由以下器件构成：980nm半导体泵浦激光器101，保偏980/1550波分复用器102，保偏掺铒光纤103，快轴截止的保偏隔离器104，1*2保偏光纤耦合器105，基于饱和吸收材料制成的饱和吸收体106，依次通过光纤熔接方式连接，实现环形腔结构。激光器的输出端连接保偏隔离器107，用于保护种子激光器不受后续部分影响。快轴截止的保偏隔离器104确保激光单向振荡且激光偏振方向沿保偏光纤的慢轴方向。饱和吸收体材106确保激光器能够开机自启动锁模运行。该种子激光器为全保偏型，抗干扰能力强，输出偏振稳定的1560nm飞秒种子光，输出功率约2.5mW。
功率预放大器200由以下器件构成：980nm泵浦半导体激光器201、保偏980/1550波分复用器202、保偏掺铒光纤203，依次通过光纤熔接方式连接。保偏掺铒光纤203为1560nm波段的正常色散光纤，能够使飞秒脉冲得到功率放大的同时避免脉冲分裂。1560nm飞秒种子光经过功率预放大器200一级放大，输出功率120mW。
脉冲展宽器300由一段保偏无源光纤301和保偏隔离器302熔接组成，保偏无源光纤301为1560nm波段的正常色散光纤，用于将脉宽展宽至30ps左右。
高功率放大器400由由以下器件构成：915nm多模半导体泵浦激光器401，保偏泵浦合束器402，保偏双包层铒镱共掺光纤403，保偏光纤准直器404，依次通过光纤熔接方式连接。展宽后的1560nm脉冲经高功率放大器放大至3W左右。
脉冲压缩器500由一对高衍射效率的透射光栅501、502，棱镜反射镜503、平面反射镜504、505组成。1560nm激光经保偏光纤准直器404准直后，以最佳角度入射到第一片光栅501上产生衍射，衍射光入射到第二片光栅502上再次发生衍射，随后入射到棱镜反射镜503上。棱镜反射镜503将入射光反射，同时，反射光的垂直高度降低，与入射光平行错开，然后依次通过光栅502，光栅501发生衍射，并经平面反射镜504、505引出。通过调节光栅间距，使光栅对引入的反常色散量有效补偿脉冲展宽器引入的正常色散量，使激光脉宽得到压缩，获得功率为2.3W的1560nm飞秒脉冲。
倍频器600由1/4波片601、1/2波片602、聚焦透镜603、倍频晶体604、温控装置605、准直透镜606、780nm带通滤波器607组成，倍频晶体604为掺氧化镁周期性极化铌酸锂MgO:PPLN，温控装置605用于精确控制晶体温度,自500输出的1560nm飞秒激光，先后经过1/4波片601、1/2波片602，使基频1560nm激光达到最佳偏振状态，然后被聚焦透镜603聚焦到倍频晶体604的中心位置，产生倍频780nm飞秒激光。通过温控装置605精确控制倍频晶体604的工作温度，使其稳定在最佳工作温度，达到倍频效率最大化，且能保证倍频效率不受环境温度变化的影响。倍频后获得的780nm飞秒脉冲经过准直透镜606和780nm带通滤波器607后输出，同时残余的1560nm基频光被带通滤波器607滤出。当晶体工作在最佳温度上时，可获得1.1W的780nm飞秒脉冲输出。
参阅图3，780nm飞秒激光器工作在最高输出功率时，24小时内的功率抖动在0.5％以内。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：包括产生1560nm飞秒脉冲激光器种子源(100)、将1560nm飞秒脉冲的功率放大至百毫瓦量级的功率预放大器(200)、引入色散的脉冲展宽器(300)、将展宽后的脉冲功率放大的高功率放大器(400)、补偿脉冲展宽器反常色散量的脉冲压缩器(500)、将1560nm激光倍频至780nm的倍频器(600)；激光器种子源(100)、功率预放大器(200)、脉冲展宽器(300)、高功率放大器(400)均由保偏光纤及保偏光纤器件构成，并通过光纤熔接方式依次连接，输出功率和偏振稳定的1560nm脉冲激光，再经压缩器(500)和倍频器(600)，最终输出780nm飞秒脉冲。
2.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：激光器种子源(100)包括980nm半导体泵浦激光器(101)，激光器保偏980/1550波分复用器(102)，激光器保偏掺铒光纤(103)，快轴截止保偏隔离器(104)，1*2保偏光纤耦合器(105)，基于饱和吸收材料制成的饱和吸收体(106)，依次通过光纤熔接方式连接，实现环形腔结构。
3.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述功率预放大器(200)依次由980nm泵浦半导体激光器(201)、放大器保偏980/1550波分复用器(202)、放大器保偏掺铒光纤(203)构成，具有飞秒脉冲功率放大且避免脉冲分裂的保偏掺铒光纤(203)为1560nm波段的正常色散光纤。
4.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述脉冲展宽器(300)由保偏无源光纤(301)、保偏隔离器(302)依次连接，将脉宽展宽的保偏无源光纤(301)为1560nm波段的正常色散光纤。
5.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述高功率放大器(400)依次由915nm多模半导体激光器(401)、保偏泵浦合束器(402)、保偏双包层铒镱共掺光纤(403)、保偏光纤准直器(404)构成。
6.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述脉冲压缩器(500)由一对高衍射效率的透射光栅，即第一片光栅(501)、第二片光栅(502)及棱镜反射镜(503)，平面反射镜(504，505)组成；1560nm激光经保偏光纤准直器(404)准直后，入射到第一片光栅(501)上产生衍射，衍射光入射到第二片光栅(502)上再次发生衍射，随后入射到棱镜反射镜(503)上；棱镜反射镜(503)将入射光反射，同时，反射光的垂直高度降低，与入射光平行错开，然后依次通过第二片光栅(502)，第一片光栅(501)发生衍射，并经平面反射镜(504，505)引出；通过调节光栅间距，使光栅对引入的反常色散量有效补偿脉冲展宽器引入的正常色散量，使激光脉宽得到压缩。
7.根据权利要求1所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述倍频器(600)依次由1/4波片(601)、1/2波片(602)、聚焦透镜(603)、倍频晶体(604)、用于精确控制晶体温度的温控装置(605)、准直透镜(606)、780nm带通滤波器(607)组成；通过调节1/4波片(601)、1/2波片(602)，使基频1560nm激光达到最佳偏振状态后锁定波片位置，通过聚焦透镜(603)聚焦后再经过准直透镜(606)准直，最后通过780nm的带通滤波器(607)。
8.根据权利要求7所述的基于全保偏光纤系统的780nm飞秒激光器，其特征在于：所述的倍频晶体(604)为掺氧化镁周期性极化铌酸锂。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110970790A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-07 | 季华实验室 | 一种飞秒激光器 |
| CN111162435A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-15 | 北京信息科技大学 | 一种全保偏飞秒光纤激光系统 |
| CN112636140A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-09 | 武汉安扬激光技术有限责任公司 | 一种功率、脉宽同时锁定飞秒激光器 |
| CN112652939A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 武汉菩济医疗科技有限公司 | 一种光缆式超快光纤激光器 |
| CN113612536A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 乔文超 | 一种基于光栅的激光色散补偿结构 |
| CN114374137A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-19 | 武汉安扬激光技术股份有限公司 | 一种光纤紫外飞秒激光器 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110970790A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-07 | 季华实验室 | 一种飞秒激光器 |
| CN111162435A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-15 | 北京信息科技大学 | 一种全保偏飞秒光纤激光系统 |
| CN112636140A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-09 | 武汉安扬激光技术有限责任公司 | 一种功率、脉宽同时锁定飞秒激光器 |
| CN112636140B (zh) * | 2020-12-17 | 2021-11-05 | 武汉安扬激光技术股份有限公司 | 一种功率、脉宽同时锁定飞秒激光器 |
| CN112652939A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 武汉菩济医疗科技有限公司 | 一种光缆式超快光纤激光器 |
| CN113612536A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 乔文超 | 一种基于光栅的激光色散补偿结构 |
| CN114374137A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-19 | 武汉安扬激光技术股份有限公司 | 一种光纤紫外飞秒激光器 |
| CN114374137B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-03-26 | 武汉安扬激光技术股份有限公司 | 一种光纤紫外飞秒激光器 |
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