啁啾量，啁啾补偿模块100e可以补偿掉该线性啁啾，获得宽光谱、高功率的超短脉冲输出；
(4)四倍频系统200是通过两次倍频系统将近红外光谱倍频获得紫外光谱；由于通过预啁啾管理技术和自相似放大系统获得的近红外光的脉宽十分窄、功率高，所以倍频效率非常高，获得的紫外光功率也很高；另外该近红外光谱非常宽，故其通过可调谐的倍频系统后可以在紫外波段范围内产生高功率的可调谐输出。
[0019]
实施例2:如图1、2所示，本实施例具体涉及一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，该产生装置主要由依次连接的超短脉冲光纤激光器000、级联式高功率放大器100以及四倍频系统200组成。
[0020]超短脉冲光纤激光器000包括半导体激光栗浦源001、单模光纤002、增益光纤003、单模光纤004、半导体激光栗浦源005、波长选择型光纤准直器006、四分之一波片007、二分之一波片008、偏振分束器009、四分之一波片010、光栅011、光栅012、零度角高反镜013、隔离器014、四分之一波片015以及波长选择型光纤准直器016;其中，单模光纤002、增益光纤
003、单模光纤004、波长选择型光纤准直器006、四分之一波片007、二分之一波片008、偏振分束器009、隔离器014、四分之一波片015以及波长选择型光纤准直器016依次首尾连接构成环路，半导体激光栗浦源001连接波长选择型光纤准直器016栗浦端，半导体激光栗浦源005连接波长选择型光纤准直器006栗浦端；四分之一波片010—端连接偏振分束器009、另一端依次连接光栅011、光栅012以及零度角高反镜013。
[0021]级联式高功率放大器100由依次连接的第一级放大器100a、第二级放大器100b、预啁啾管理模块100c、第三级放大器100d以及啁啾补偿模块100e所组成，各级放大器之间设置有隔离器以进行相互隔离，避免各级放大器之间的相互干扰；其中，(1)第一级放大器100a采用单模增益光纤放大，包括依次连接的隔离器101、波分复用器103以及增益光纤104，波分复用器103的栗浦端连接有半导体激光栗浦源102，增益光纤104采用Yb-401型增益光纤;(2)第二级放大器100b为采用大模场光子晶体增益光纤的啁啾脉冲放大器，包括依次连接的隔离器105、反射镜106、聚汇聚焦镜107以及增益光纤108，增益光纤108的栗浦端连接半导体激光栗浦源109，增益光纤108采用掺镱双包层大模场面积光子晶体光纤;(3)预啁啾管理模块100c包括隔离器110、反射镜111、光栅112、光栅113以及反射镜114; (4)第三级放大器100d为采用大模场光子晶体增益光纤的自相似放大器，包括依次连接的聚汇聚焦镜115、增益光纤116以及隔离器118，增益光纤116栗浦端连接半导体激光栗浦源117，增益光纤116米用双包层大模场面积光子晶体光纤；(5)啁啾补偿模块100e包括光栅119、光栅120、反射镜121以及反射镜122。
[0022]四倍频系统200包括在光路上依次连接的汇聚透镜201、倍频晶体202、汇聚透镜203、绿光波段高透滤光片204、汇聚透镜205、倍频晶体206、汇聚透镜207以及紫外反射镜208;其中，汇聚透镜201镀近红外增透膜，汇聚透镜203、205镀可见绿光增透膜、汇聚透镜207应镀紫外光增透膜。
[0023]如图1、2所示，本实施例中基于自相似放大器的产生装置产生高稳定性、高功率、窄脉冲、可调谐紫外光的方法包括如下步骤:
(1)超短脉冲光纤激光器000内所有器件选择工作中心波长为1030nm，半导体激光栗浦源001和005的工作波段是976nm，采用两个半导体激光栗浦源001和005双向栗浦，栗浦光在两个波长选择型光纤准直器006和016之间反射，反复栗浦增益光纤，其锁模后输出重复频率50-500Mhz、中心波长1030nm、功率几百毫瓦的超短脉冲，该超短脉冲将会进入级联式高功率放大器100进行放大，具体为:
半导体激光栗浦源001和005分别连接波长选择型光纤准直器006和016的栗浦端，波长选择型光纤准直器016公共端的单模光纤002与增益光纤003相连接;增益光纤003另一端和波长选择型光纤准直器006公共端的单模光纤004相连将光路变为空间光，空间光依次通过四分之一波片007、二分之一波片008、偏振分束器009、四分之一波片010、光栅对011和012、零度角高反镜013、隔离器014和四分之一波片015，经由波长选择型光纤准直器016的信号端进入回路；调整波片四分之一波片007、二分之一波片008以及四分之一波片015实现锁模。
[0024](2)级联式高功率放大器100内所有器件工作中心波长均在1030nm，半导体激光栗浦源工作波长在976nm;超短脉冲光纤激光器000输出光脉冲过隔离器101后和半导体激光栗浦源102分别从波分复用器103的信号端和栗浦端输出，波分复用器103的公共端连接Yb-401 型增益光纤 104; 第一级放大后的光脉冲过隔离器 105 后通过反射镜 106 和汇聚透镜 107耦合进增益光纤108，半导体栗浦源109采用反向栗浦方式从增益光纤108另一端输入，放大后的光脉冲也在栗浦端输出，前两级放大获得十瓦量级的脉冲激光;第二级放大后的光脉冲过隔离器110后，经过预啁啾管理模块100c进行管理，然后光脉冲通过汇聚透镜115耦合进增益光纤116，同样采用反向栗浦方式将半导体激光栗浦源117从光纤另一端输入进行自相似放大，自相似放大后的光脉过隔离器118后进入啁啾补偿模块100e进行啁啾管理，获得百瓦量级平均功率、百纳米光谱宽度和几十飞秒的脉冲。
[0025](3)放大的光脉冲由汇聚透镜201聚焦在倍频晶体202之上获得二倍频光谱，再经过汇聚透镜203平行出射；出射光过绿光波段高透滤光片204后由汇聚透镜205聚焦在倍频晶体206上获得四倍频紫外光谱，紫外光经过汇聚透镜207平行输出，经紫外反射镜208反射获得紫外光谱;倍频晶体选择三种，可以旋转晶体固定架改变晶体的位置调谐倍频产生紫外光谱的中心波长；四倍频的啁啾脉冲掺镱光纤激光器产生的紫外光谱宽度一般小于lnm，本装置通过自相似放大可以获得光谱宽度5nm、中心波长在254-270nm范围可调谐的紫外光。
【主权项】
1.一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于所述产生装置包括依次连接的超短脉冲光纤激光器(000)、级联式高功率放大器(100)以及四倍频系统(200)，其中，级联式高功率放大器(100)包括依次连接的第一级放大器(100a)、第二级放大器(100b)、预啁啾管理模块(100c)、第三级放大器(100d)以及啁啾补偿模块(100e)。2.根据权利要求1所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于超短脉冲光纤激光器(000)包括半导体激光栗浦源(001 )、单模光纤(002)、增益光纤(003)、单模光纤(004)、半导体激光栗浦源(005)、波长选择型光纤准直器(006)、四分之一波片(007)、二分之一波片(008)、偏振分束器(009)、四分之一波片(010)、光栅(011)、光栅(012)、零度角高反镜(013)、隔离器(014)、四分之一波片(015)、波长选择型光纤准直器(016)。3.根据权利要求2所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于单模光纤(002)、增益光纤(003)、单模光纤(004)、波长选择型光纤准直器(006)、四分之一波片(007)、二分之一波片(008)、偏振分束器(009)、隔离器(014)、四分之一波片(015)以及波长选择型光纤准直器(016)依次首尾连接构成环路，半导体激光栗浦源(001)连接波长选择型光纤准直器(016)栗浦端，半导体激光栗浦源(005)连接波长选择型光纤准直器(006)栗浦端；四分之一波片(010)—端连接偏振分束器(009)、另一端依次连接光栅(011)、光栅(012)以及零度角高反镜(013)。4.根据权利要求1所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于第一级放大器(100a)为单模增益光纤放大器，第二级放大器(100b)为采用大模场光子晶体增益光纤的啁啾脉冲放大器，第三级放大器(100d)为引入预啁啾管理模块(100c)和采用大模场光子晶体增益光纤的自相似放大器。5.根据权利要求1或4所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于各级所述放大器之间设置有隔离器以进行相互隔离。6.根据权利要求1所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于四倍频系统(200)包括在光路上依次连接的汇聚透镜(201)、倍频晶体(202)、汇聚透镜(203)、绿光波段高透滤光片(204)、汇聚透镜(205)、倍频晶体(206)、汇聚透镜(207)以及紫夕卜反射镜(208) ο7.根据权利要求6所述的一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于汇聚透镜(201)上镀有近红外增透膜，汇聚透镜(203)以及汇聚透镜(205)上镀有可见绿光增透膜，汇聚透镜(207)上镀有紫外光增透膜。
【专利摘要】本发明公开了一种基于自相似放大器的可调谐紫外光的产生装置，其特征在于所述产生装置包括依次连接的超短脉冲光纤激光器、级联式高功率放大器以及四倍频系统，其中，级联式高功率放大器包括依次连接的第一级放大器、第二级放大器、预啁啾管理模块、第三级放大器以及啁啾补偿模块。本发明的优点是，通过预啁啾管理技术和自相似放大系统获得的近红外光的脉宽十分窄、功率高，所以倍频效率高，可以获得高功率的紫外激光；此外，基于自相似放大产生的红外激光具有宽带光谱的性质，实现紫外波段范围内可调谐高功率激光输出。
【IPC分类】G02F1/39, H01S3/0941, H01S3/109, H01S3/10, H01S3/094
【公开号】CN105490145
【申请号】CN201610007018
【发明人】罗大平, 李文雪, 刘洋, 王超, 曾和平
【申请人】华东师范大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日