使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器的制造方法
【专利摘要】一种使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器。其包括FC端口种子脉冲输入端、光隔离器、光环行器、反射式啁啾光栅、单模光纤、两个多模泵浦激光器、合束器、双包层增益光纤、泵浦剥离器和输出端；其中FC端口种子脉冲输入端与光隔离器焊接；光隔离器的输出端与光环行器的输入端焊接，光环行器的反射端口与反射式啁啾光栅焊接，光环行器的输出端与单模光纤熔接；两个多模泵浦激光器与合束器的泵浦输入端相焊接，单模光纤和合束器的信号端焊接，合束器与双包层增益光纤相连接，泵浦光通过合束器耦合进双包层增益光纤，双包层增益光纤与泵浦剥离器焊接，泵浦剥离器同时连接输出端。本发明的放大器优点是结构简单、紧凑，性能稳定。
【专利说明】使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤及激光【技术领域】，特别是涉及一种使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器。
【背景技术】
[0002]高功率飞秒光纤激光器在超快光学、超连续谱产生、生物探测和精细加工等方面有着广泛的应用。受非线性效应的影响，一般飞秒光纤激光器的平均功率限制在几十毫瓦量级，为了获得高功率飞秒脉冲需对飞秒脉冲种子源进行放大。常见的飞秒放大技术是啁啾脉冲放大，这种技术需要先将飞秒脉冲进行啁啾展宽，以降低脉冲的峰值功率，从而减小放大过程的非线性效应，放大后的脉冲需经过空间色散补偿元件压缩回飞秒量级。但是，利用啁啾脉冲放大技术搭建的飞秒脉冲放大器结构复杂，成本高，另外由于引入了空间结构，因此无法实现全光纤化，并且系统稳定性差。
[0003]因此研制一种使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器包括:FC端口种子脉冲输入端、光隔离器、光环行器、反射式啁啾光栅、单模光纤、两个多模泵浦激光器、合束器、双包层增益光纤、泵浦剥离器和输出端；其中FC端口种子脉冲输入端与光隔离器焊接；光隔离器的输出端与光环行器的输入端焊接，光环行器的反射端口与反射式啁啾光栅焊接，光环行器的输出端与单模光纤熔接；两个多模泵浦激光器与合束器的泵浦输入端相焊接，单模光纤和合束器的信号端焊接，合束器与双包层增益光纤相连接，泵浦光通过合束器耦合进双包层增益光纤，双包层增益光纤与泵浦剥离器焊接，泵浦剥离器同时连接输出端。
[0006]所述的双包层增益光纤为高掺杂增益光纤，其包层泵浦吸收率大于1.5dB/cm，长度小于20cm。
[0007]所述的输出端斜切8度角，以防止放大器中自激振荡的产生。
[0008]本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器的优点是使用高掺杂光纤为放大器增益介质，飞秒脉冲在长度仅为20cm的距离内实现功率放大，大大降低了飞秒脉冲激光器放大过程中的非线性效应，并且结构简单、紧凑，性能稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器进行详细说明。
[0011]如图1所示，本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器包括:FC端口种子脉冲输入端1、光隔离器2、光环行器3、反射式啁啾光栅4、单模光纤5、两个多模泵浦激光器7、合束器6、双包层增益光纤9、泵浦剥离器10和输出端11 ;其中FC端口种子脉冲输入端I与光隔离器2焊接；光隔离器2的输出端与光环行器3的输入端焊接，光环行器3的反射端口与反射式啁啾光栅4焊接，光环行器3的输出端与单模光纤5熔接；两个多模泵浦激光器7与合束器6的泵浦输入端相焊接，单模光纤5和合束器6的信号端焊接，合束器6与双包层增益光纤9相连接，泵浦光通过合束器6耦合进双包层增益光纤9，双包层增益光纤9与泵浦剥离器10焊接，泵浦剥离器10同时连接输出端11。
[0012]所述的双包层增益光纤9为高掺杂增益光纤，其包层泵浦吸收率大于1.5dB/cm,长度小于20cm。
[0013]现将本发明提供的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器工作原理阐述如下:飞秒种子激光脉冲经FC端口种子脉冲输入端I进入光隔离器2，光隔离器2可保证种子光和放大后脉冲单向传输，反射式啁啾光栅4和单模光纤5的色散参量相反，通过调节两者的色散量，控制种子脉冲进入双包层增益光纤9时的脉冲宽度和啁啾量；两个多模泵浦激光器7通过合束器6泵浦入双包层增益光纤9，从而激励双包层增益光纤9形成粒子数反转，种子脉冲经过双包层增益光纤9被放大，残余的泵浦光经泵浦剥离器10滤除，放大后的飞秒激光经输出端11输出，输出端11斜切8度角，以防止放大器中自激振荡的产生。
[0014]当种子脉冲为1030-1064nm飞秒脉冲源时，反射式啁啾光栅4的色散参量β 2为负值，单模光纤5为普通1064nm单模光纤，其色散参量为正值，通过调节两者的色散量控制种子脉冲进入双包层增益光纤9时的脉冲宽度和啁啾量；双包层增益光纤9为高掺镱双包层光纤，其包层泵浦吸收率大于3dB/cm，长度小于1cm ;可以实现I微米波段飞秒脉冲放大。
[0015]当种子脉冲为1530-1580nm飞秒脉冲源时，反射式啁啾光栅4的色散参量β 2为正值，单模光纤5为普通1550nm单模光纤，其色散参量为负值，通过调节两者的色散量控制种子脉冲进入双包层增益光纤9时的脉冲宽度和啁啾量；双包层增益光纤9为高掺铒双包层光纤，其包层泵浦吸收率大于1.5dB/cm，长度小于20cm ;可以实现1.5微米波段飞秒脉冲放大。
[0016]当种子脉冲为1980-2010nm飞秒脉冲源时，反射式啁啾光栅4的色散参量β 2为正值，单模光纤5为普通2000nm单模光纤，其色散参量为负值，通过调节两者的色散量控制种子脉冲进入双包层增益光纤9时的脉冲宽度和啁啾量；双包层增益光纤9为高掺铥双包层光纤，其包层泵浦吸收率大于1.5dB/cm，长度小于20cm ;可以实现2微米波段飞秒脉冲放大。
[0017]本发明飞秒脉冲直接放大器输出激光的脉冲宽度为飞秒量级，放大后的平均功率为500mW左右。
【权利要求】
1.一种使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器，其特征在于:其包括:FC端口种子脉冲输入端(I)、光隔离器(2)、光环行器(3)、反射式啁啾光栅(4)、单模光纤(5)、两个多模泵浦激光器(7)、合束器￠)、双包层增益光纤(9)、泵浦剥离器(10)和输出端(11);其中FC端口种子脉冲输入端⑴与光隔离器(2)焊接；光隔离器(2)的输出端与光环行器(3)的输入端焊接，光环行器(3)的反射端口与反射式啁啾光栅(4)焊接，光环行器(3)的输出端与单模光纤(5)熔接；两个多模泵浦激光器(7)与合束器(6)的泵浦输入端相焊接，单模光纤(5)和合束器￠)的信号端焊接，合束器(6)与双包层增益光纤(9)相连接，泵浦光通过合束器(6)耦合进双包层增益光纤(9)，双包层增益光纤(9)与泵浦剥离器(10)焊接，泵浦剥离器(10)同时连接输出端(11)。
2.根据权利要求1所述的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器，其特征在于:所述的双包层增益光纤(9)为高掺杂增益光纤，其包层泵浦吸收率大于1.5dB/cm,长度小于20cm。
3.根据权利要求1所述的使用高掺杂增益光纤作增益介质的飞秒脉冲直接放大器，其特征在于:所述的输出端(11)斜切8度角，以防止放大器中自激振荡的产生。
【文档编号】H01S3/17GK104283094SQ201410531545
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】史伟, 于振华, 董信征 申请人:天津欧泰激光科技有限公司