CN212875032U - 一种环形单晶光纤激光放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种环形单晶光纤激光放大器，涉及激光技术领域，该环形单晶光纤激光放大器包括泵浦光输出部、环形双通放大器以及振荡器种子光输出部。本实用新型将单晶光纤放大器的双通光路放置在一个环形光路中并且使放大光两次沿着与振荡器输入光相同的方向通过放大器，振荡器和放大器之间无需隔离器，既节省了成本，又提高了放大器的效率；振荡器以p偏振光第一次在单晶光纤放大器中放大为p偏振的放大光，经过环形光路中的半波片后变为s偏振光，再通过偏振合束器后第二次通过单晶光纤放大器中放大为s偏振的放大光，并通过偏振片输出双通放大光，相比往返两次的双通光路放大器，环形双通放大器的放大效率及输出功率提高了20％以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种环形单晶光纤激光放大器。
背景技术
在短脉冲激光器中实现高功率的常规解决方案是使用各种放大技术和材料的MOPA(主振荡器功率放大器)结构。高重复频率的激光放大器多采用半导体激光端面泵浦。由于其高增益和卓越的高功率性能，单晶光纤(SCF)非常适合MOPA结构。单晶光纤是一种具有惊人的光导特性的细长单晶体。这些导光特性可以用于直接端面泵浦结构中将泵浦辐射光导入单晶激光介质内。这些新器件产生高光束质量、重复频率可调的高强度线性偏振激光。单晶光纤通常直径为1mm，长度为30至50mm。它们通常用Nd:YAG或Yb:YAG材料制造。对于超短激光系统，Yb:YAG是优先选择的，因为该材料的带宽较大并且940nm泵浦二极管的成本较低。在SCF放大器中，激光束不受引导的通过晶体(类似于在典型的晶体棒中的情形)，典型的直径为400μm@1/e2。
在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：通常的单晶光纤放大器为单通光路，或往返两次的双通光路以增大功率。往返两次的双通光路由于有放大光沿原路返回改变偏振态后输出，需要在振荡器和放大器之间加隔离器。隔离器大大提高了成本，并且大大降低了振荡器输入到放大器的功率，降低了放大器的效率。而单晶光纤放大器一般可以输出1-60W激光功率。
实用新型内容
为了克服现有技术中相关产品的不足，本实用新型提出一种环形单晶光纤激光放大器，将单晶光纤放大器的双通光路放置在一个环形光路中并且使放大光两次沿着与振荡器输入光相同的方向通过放大器，振荡器和放大器之间无需隔离器，既节省了成本，又提高了放大器的效率。
本实用新型提供了一种环形单晶光纤激光放大器，包括：泵浦光输出部、环形双通放大器以及振荡器种子光输出部；
所述泵浦光输出部输出聚焦的泵浦光，所述泵浦光输出部包括依次同轴设置的连续半导体激光器、第一聚焦镜以及第二聚焦镜，所述半导体激光器光纤耦合输出的连续半导体激光，经过第一聚焦镜后准直输出，经过第二聚焦镜后聚焦由A光路输出到环形双通放大器，焦点在所述环形双通放大器的单晶光纤内；
所述振荡器种子光输出部输出连续光、脉冲调Q光或超快脉冲激光，所述振荡器种子光输出部包括依次同轴设置的种子光激光器、第五聚焦镜以及第二半波片，所述种子光激光器输出振荡器种子光，经过第五聚焦镜后准直，经过第二半波片后变成p偏振光由B光路输出到环形双通放大器；
所述环形双通放大器包括第一反射镜、第三聚焦镜、第一偏振合束器、分光镜、单晶光纤、第二反射镜、第四聚焦镜、第一半波片、第二偏振合束器、第三偏振合束器以及第三反射镜，所述分光镜、单晶光纤、第一偏振合束器以及第一反射镜依次同轴设置，所述第二反射镜设置在第一反射镜的下方，所述第二反射镜、第四聚焦镜、第一半波片以及第二偏振合束器依次同轴设置，所述分光镜、第三偏振合束器、第三聚焦镜以及第三反射镜由上至下依次同轴设置，且所述分光镜与所述泵浦光输出部同轴设置，所述第三反射镜与所述振荡器种子光输出部同轴设置。
在本实用新型的某些实施方式中，所述泵浦光输出部输出的泵浦光为808nm光、780nm光中的一种。
在本实用新型的某些实施方式中，所述振荡器种子光为1064nm光、1053nm光中的一种。
在本实用新型的某些实施方式中，所述第一偏振合束器、第二偏振合束器以及第三偏振合束器为偏振分光片、偏振分光棱镜中的一种。
在本实用新型的某些实施方式中，所述单晶光纤为Nd:YAG、Yb:YAG中的一种。
与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
本实用新型所述环形单晶光纤激光放大器将单晶光纤放大器的双通光路放置在一个环形光路中并且使放大光两次沿着与振荡器输入光相同的方向通过放大器，振荡器和放大器之间无需隔离器，既节省了成本，又提高了放大器的效率；振荡器以p偏振光第一次在单晶光纤放大器中放大为p偏振的放大光，经过环形光路中的半波片后变为s偏振光，再通过偏振合束器后第二次通过单晶光纤放大器中放大为s偏振的放大光，并通过偏振片输出双通放大光，相比往返两次的双通光路放大器，环形双通放大器的放大效率及输出功率提高了20％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所述环形单晶光纤激光放大器的结构示意图。
附图标记说明：
1-泵浦光输出部、2-环形双通放大器、3-振荡器种子光输出部、11-连续半导体激光器、12-第一聚焦镜、13-第二聚焦镜、21-第一反射镜、22-第三聚焦镜、23-第一偏振合束器、24-分光镜、25-单晶光纤、26-第二反射镜、27-第四聚焦镜、28-第一半波片、29-第二偏振合束器、210-第三偏振合束器、211-第三反射镜、31-种子光激光器、32-第五聚焦镜、33-第二半波片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
参阅图1所示，所述环形单晶光纤激光放大器包括泵浦光输出部1、环形双通放大器2以及振荡器种子光输出部3。
所述泵浦光输出部1输出聚焦的泵浦光，所述泵浦光输出部1包括依次同轴设置的连续半导体激光器11、第一聚焦镜12以及第二聚焦镜13，所述半导体激光器光纤耦合输出的连续半导体激光，经过第一聚焦镜12后准直输出，经过第二聚焦镜13后聚焦由A光路输出到环形双通放大器2，焦点在所述环形双通放大器2的单晶光纤25内。
所述振荡器种子光输出部3输出连续光、脉冲调Q光或超快脉冲激光，所述振荡器种子光输出部3包括依次同轴设置的种子光激光器31、第五聚焦镜32以及第二半波片33，所述种子光激光器31输出振荡器种子光，经过第五聚焦镜32后准直，经过第二半波片33后变成p偏振光由B光路输出到环形双通放大器2。
所述环形双通放大器2包括第一反射镜21、第三聚焦镜22、第一偏振合束器23、分光镜24、单晶光纤25、第二反射镜26、第四聚焦镜27、第一半波片28、第二偏振合束器29、第三偏振合束器210以及第三反射镜211，所述分光镜24、单晶光纤25、第一偏振合束器23以及第一反射镜21依次同轴设置，所述第二反射镜26设置在第一反射镜21的下方，所述第二反射镜26、第四聚焦镜27、第一半波片28以及第二偏振合束器29依次同轴设置，所述分光镜24、第三偏振合束器210、第三聚焦镜22以及第三反射镜211由上至下依次同轴设置，且所述分光镜24与所述泵浦光输出部1同轴设置，所述第三反射镜211与所述振荡器种子光输出部3同轴设置。
B光路的种子光经过第三反射镜211后反射，经过第三聚焦镜22后聚焦，焦点在单晶光纤25内，经过第三偏振合束器210后透射，经过分光镜24后反射后到达单晶光纤25；A光路的泵浦光经过分光镜24后透射后焦点经过单晶光纤25，在单晶光纤25内发生多次内反射形成多个焦点，种子光在通过单晶光纤25时吸收泵浦光能量后放大了能量，放大光p偏振经过第一偏振合束器23后透射，经过第一反射镜21反射至D光路，D光路处为单通放大光，经过第二反射镜26后反射，经过第四聚焦镜27聚焦后准直，经过第一半波片28后为s偏振，经过第三偏振合束器210后反射，再经过分光镜24到达单晶光纤25吸收泵浦光能量后再次放大能量，双通放大光s偏振经过第一偏振合束器23后反射，经过第二偏振合束器29后反射至C光路输出双通放大激光。
在其中一个实施例中，所述泵浦光输出部1输出的泵浦光包括但不限于为808nm光、780nm光中的一种。
在其中一个实施例中，所述振荡器种子光包括但不限于为1064nm光、1053nm光中的一种。
在其中一个实施例中，所述第一偏振合束器23、第二偏振合束器29以及第三偏振合束器210包括但不限于为偏振分光片、偏振分光棱镜中的一种。
在其中一个实施例中，所述单晶光纤25包括但不限于Nd:YAG、Yb:YAG中的一种。
本实用新型所述环形单晶光纤激光放大器将单晶光纤放大器的双通光路放置在一个环形光路中并且使放大光两次沿着与振荡器输入光相同的方向通过放大器，振荡器和放大器之间无需隔离器，既节省了成本，又提高了放大器的效率；振荡器以p偏振光第一次在单晶光纤放大器中放大为p偏振的放大光，经过环形光路中的半波片后变为s偏振光，再通过偏振合束器后第二次通过单晶光纤放大器中放大为s偏振的放大光，并通过偏振片输出双通放大光，相比往返两次的双通光路放大器，环形双通放大器2的放大效率及输出功率提高了20％以上。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种环形单晶光纤激光放大器，其特征在于，包括：泵浦光输出部、环形双通放大器以及振荡器种子光输出部；
所述泵浦光输出部输出聚焦的泵浦光，所述泵浦光输出部包括依次同轴设置的连续半导体激光器、第一聚焦镜以及第二聚焦镜，所述半导体激光器光纤耦合输出的连续半导体激光，经过第一聚焦镜后准直输出，经过第二聚焦镜后聚焦由A光路输出到环形双通放大器，焦点在所述环形双通放大器的单晶光纤内；
所述振荡器种子光输出部输出连续光、脉冲调Q光或超快脉冲激光，所述振荡器种子光输出部包括依次同轴设置的种子光激光器、第五聚焦镜以及第二半波片，所述种子光激光器输出振荡器种子光，经过第五聚焦镜后准直，经过第二半波片后变成p偏振光由B光路输出到环形双通放大器；
所述环形双通放大器包括第一反射镜、第三聚焦镜、第一偏振合束器、分光镜、单晶光纤、第二反射镜、第四聚焦镜、第一半波片、第二偏振合束器、第三偏振合束器以及第三反射镜，所述分光镜、单晶光纤、第一偏振合束器以及第一反射镜依次同轴设置，所述第二反射镜设置在第一反射镜的下方，所述第二反射镜、第四聚焦镜、第一半波片以及第二偏振合束器依次同轴设置，所述分光镜、第三偏振合束器、第三聚焦镜以及第三反射镜由上至下依次同轴设置，且所述分光镜与所述泵浦光输出部同轴设置，所述第三反射镜与所述振荡器种子光输出部同轴设置。
2.根据权利要求1所述的环形单晶光纤激光放大器，其特征在于：所述泵浦光输出部输出的泵浦光为808nm光、780nm光中的一种。
3.根据权利要求1所述的环形单晶光纤激光放大器，其特征在于：所述振荡器种子光为1064nm光、1053nm光中的一种。
4.根据权利要求1所述的环形单晶光纤激光放大器，其特征在于：所述第一偏振合束器、第二偏振合束器以及第三偏振合束器为偏振分光片、偏振分光棱镜中的一种。
5.根据权利要求1所述的环形单晶光纤激光放大器，其特征在于：所述单晶光纤为Nd:YAG、Yb:YAG中的一种。
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| CN202022122724.7U CN212875032U (zh) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 一种环形单晶光纤激光放大器 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115548847A (zh) * | 2022-11-29 | 2022-12-30 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种mJ量级高重频全光纤飞秒激光器及方法 |
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2020
- 2020-09-24 CN CN202022122724.7U patent/CN212875032U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN115548847A (zh) * | 2022-11-29 | 2022-12-30 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种mJ量级高重频全光纤飞秒激光器及方法 |
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