一种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激光器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激光器，属于激光器的技 术领域。
【背景技术】
[0002] 单频激光器由于其噪声小、相干长度长等优点，在量子光学、相干光通信、冷原子 物理、自适应光学、精细光谱测量和非线性光学等领域被越来越广泛的应用。目前，中小功 率单频固体激光器的研究已经相对成熟。而随着激光雷达、遥感和量子网络等研究的发展， 人们对作为光源的单频激光器提出了更严格的要求。不但要求激光器的具有GHz以下的窄 线宽，同时还需要高平均功率、高峰值功率、高光束质量和稳定性。种子注入放大技术是实 现高平均功率高峰值功率单频激光器的有效手段。目前，人们已经分别实现了平均功率数 百瓦和峰值功率高达吉瓦的单频激光输出。但对于同时具有高平均功率和高峰值功率的单 频激光器的研究较少。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供一种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激 光器。本发明所述的单频激光器具有高平均功率和高峰值功率，同时由于减少了热效应对 光束质量的影响，能够保证输出光斑为单纵模和单横模，并且具有重复频率高、结构紧凑、 稳定性好等特点。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] -种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激光器，包括种子源系统、预放大系 统、放大级系统和电学控制系统；
[0006] 所述种子源系统输出的单频激光依次进入预放大系统和至少一级的放大级系统；
[0007] 所述电学控制系统为信号发生器，用于控制种子源系统、预放大系统和放大级系 统的输出模式为斩波准连续，输出宏脉冲，并控制种子源系统、预放大系统和放大级系统的 时间同步;所述宏脉冲重复频率范围为100Hz-1000Hz。
[0008] 所述种子源系统为低平均功率高重频单频激光器;所述低平均功率范围是10mW-1W，所述高重复频率范围是lkHz-100kHz。
[0009] 根据本发明优选的，所述预放大系统为晶体光纤放大器，所述晶体光纤放大器，为 双程放大装置，用于接收并放大种子源系统发出的种子光:包括沿种子光依次设置的光隔 离器、第一全反镜、偏振分光镜、薄透镜、分光镜、晶体光纤、四分之一玻片和第二全反镜； [0010]在所述分光镜的一侧设置有第一栗浦源；
[0011]所述第一栗浦源经分光镜以端面栗浦方式栗浦晶体光纤；
[0012]所述种子光依次经过光隔离器、第一全反镜、偏振分光镜、薄透镜、分光镜、晶体光 纤、四分之一玻片、第二全反镜，经第二全反镜反射后再一次经过四分之一玻片、晶体光纤 形成双程放大光，经分光镜的反射射向所述偏振分光镜；
[0013] 所述偏振分光镜透射种子光的水平偏振分量，反射放大光的竖直偏振分量至放大 级系统。
[0014] 根据本发明优选的，所述放大级系统为一个或多个，其中单级放大级系统包括沿 放大光路依次设置的第nl全反镜、第n2全反镜、第η二分之一玻片、第η偏振分光镜、第η固体 激光增益介质、第η四分之一玻片和第η3全反镜;所述第η偏振分光镜透射放大光的水平偏 振分量，反射放大光的竖直偏振分量至下一级放大级系统，其中η为放大级系统的级数。如， 所述激光器包括3级放大级系统，则第一级放大级系统中的两个全反镜分别为第11全反镜 和第12全反镜；则第二级放大级系统中的两个全反镜分别为第21全反镜和第22全反镜;则 第三级放大级系统中的两个全反镜分别为第31全反镜和第32全反镜;则第一级放大级系统 中的二分之一玻片为第1二分之一玻片。
[0015] 根据本发明优选的，所述单频激光器为单频晶体激光器。优选的，所述单频晶体激 光器为包括微片式激光器、扭摆腔式激光器、环形腔式激光器或单频光纤激光器。
[0016] 根据本发明优选的，所述第η固体激光增益介质，选自激光晶体、激光玻璃、或激光 陶瓷中的一种。
[0017]本发明具有以下优点：
[0018] 1.本发明所述一种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激光器，产生低平均功 率高重频的脉冲激光，预放大系统和放大级系统将低平均功率脉冲激光放大产生高平均功 率高峰值功率的脉冲激光。
[0019] 2.本发明引入晶体光纤激光器作为预放大级，将种子源系统产生低平均功率高重 频的脉冲激光进彳丁预放大，可以有效的提尚进入放大级的激光的功率，提尚效率。
[0020] 3.本发明采用准连续模式，通过电学控制系统控制种子源系统、预放大系统和放 大级系统，产生时间同步的宏脉冲，减小了增益介质的热效应，可以在保证激光为单纵模单 横模的前提下，最大化优化激光的功率放大输出。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的结构示意图；
[0022]其中：1、种子源系统；2、预放大系统;3第一级放大级系统;4、第二级放大级系统； 5、光隔离器;6、第一全反镜;7、偏振分光镜;8、薄透镜;9、第一栗浦源；10、分光镜；11、晶体 光纤；12、四分之一玻片；13、第二全反镜；14、第11全反镜；15、第12全反镜；16、第1二分之一 玻片；17、第1偏振分光棱镜；18、第1固体激光增益介质；19、第1四分之一玻片;20、第13全反 镜;21、第21全反镜;22、第2二分之一玻片;23、第2偏振分光棱镜;24、第2固体增益介质;25、 第2四分之一玻片;26、第22全反镜。
[0023] 图2为本发明中所述种子源系统的示意图；
[0024]图3为实施例1的输出光谱线宽图。
[0025] 图4为实施例1的输出激光脉冲重复频率图。
[0026] 图5为实施例1的输出激光的光束质量拟合和光斑图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不限于此。
[0028] 实施例：
[0029] 如图1-5所示。
[0030] -种宏-微脉冲高平均功率、高峰值功率单频激光器，包括种子源系统、预放大系 统、放大级系统和电学控制系统；
[0031] 所述种子源系统输出的单频激光依次进入预放大系统和至少一级的放大级系统；
[0032] 所述电学控制系统为信号发生器，用于控制种子源系统、预放大系统和放大级系 统的输出模式为斩波准连续，输出宏脉冲，并控制种子源系统、预放大系统和放大级系统的 时间同步;所述宏脉冲重复频率范围为100Hz-1000Hz。
[0033] 所述种子源系统为低平均功率高重频单频激光器;所述低平均功率范围是10mW-1W，所述高重复频率范围是lkHz-100kHz。
[0034] 所述预放大系统为晶体光纤放大器，所述晶体光纤放大器，为双程放大装置，用于 接收并放大种子源系统发出的种子光:包括沿种子光依次设置的光隔离器5、第一全反镜6、 偏振分光镜7、薄透镜8、分光镜10、晶体光纤11、四分之一玻片12和第二全反镜13;
[0035] 在所述分光镜10的一侧设置有第一栗浦源9;
[0036] 所述第一栗浦源9经分光镜10以端面栗浦方式栗浦晶体光纤11;
[0037] 所述种子光依次经过光隔离器5、第一全反镜6、偏振分光镜7、薄透镜8、分光镜10、 晶体光纤11、四分之一玻片12、第二全反镜13,经第二全反镜13反射后再一次经过四分之一 玻片12、晶体光纤11形成双程放大光，经分光镜10的反射射向所述偏振分光镜7;
[0038] 所述偏振分光镜7透射种子光的水平偏振分量，反射放大光的竖直偏振分量至放 大级系统。
[0039] 所述放大级系统为2个，其中第一级放大级系统包括沿放大光路依次设置的第11 全反镜14、第12全反镜15、