功率放大器及高峰值脉冲光纤激光器的制作方法

本申请涉及光纤激光器，具体涉及一种功率放大器及高峰值脉冲光纤激光器。

背景技术：

1、脉冲光纤激光器因其高灵活性、免维护、低能耗、高光束质量等优势，广泛应用于材料表面加工，薄金属切割/焊接等应用领域。目前脉冲光纤激光器通常采用脉冲种子源加光纤放大器的结构，其中光纤放大器可以为一级或者多级放大。最后一级的光纤放大器直接决定光纤激光器输出特性，由于光纤非线性效应的影响，光纤激光器脉冲能量受限，其中受激拉曼散射(srs)效应对脉冲能量提升起到至关重要的限制作用。

2、全光纤的脉冲光纤激光器中，由于多个器件均需光纤耦合，使得激光脉冲经过的光纤长度过长，srs效应难以抑制，最终导致输出脉冲能量受限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种功率放大器及高峰值脉冲光纤激光器，可有效的缩短光纤长度，有效抑制受激拉曼散射效应。

2、一种功率放大器，包括：

3、信号源，用于提供信号光；

4、至少两个泵浦源，用于提供泵浦光；

5、双包层合束器，与所述信号源通过双包层信号光纤连接，以使得信号光通过所述双包层信号光纤注入所述双包层合束器的纤芯；所述双包层合束器与所述泵浦源通过泵浦光纤连接，以使得泵浦光通过所述泵浦光纤注入所述双包层合束器的内包层；

6、双包层增益光纤，与所述双包层合束器通过双包层无源光纤熔接；所述双包层增益光纤吸收泵浦光，并对信号光进行放大；

7、石英端帽，与所述双包层增益光纤熔接，用于将所述双包层增益光纤的纤芯中的信号光与所述双包层增益光纤的内包层中的残余泵浦光导出至所述双包层增益光纤之外；

8、球面反射镜，所述球面反射镜的中心与信号光的激光光轴重合，用于将所述双包层增益光纤中未完全吸收的泵浦光反射回所述双包层增益光纤，进行二次泵浦；所述球面反射镜设置有圆孔，用于将经过所述双包层增益光纤放大的信号光导出。

9、在一个实施例中，所述球面反射镜的球面中心位于所述石英端帽一侧，并且所述球面反射镜的球心与所述石英端帽中泵浦光的虚焦点重合。

10、在一个实施例中，所述石英端帽的长度为l1，所述球面反射镜的圆孔的中心与所述石英端帽后表面的距离为l2，所述石英端帽的折射率为n，所述双包层增益光纤的纤芯的数值孔径为na，则所述球面反射镜的孔径大小d，满足：d＝(l1/n+l2)/2na。

11、在一个实施例中，所述球面反射镜的圆孔内表面设置倒角，以使得信号光中的基模光通过圆孔，信号光中的杂散光由倒角散射，不再返回所述双包层增益光纤。

12、在一个实施例中，所述石英端帽远离所述双包层增益光纤的表面设置有双波长增透膜，用于增加信号光导出效率。

13、在一个实施例中，所述功率放大器还包括：

14、准直透镜，间隔设置于所述球面反射镜射出信号光的一侧，所述准直透镜的焦点与所述石英端帽中信号光的虚焦点重合，用于将经过所述双包层增益光纤放大后发散的信号光变为准直的信号光。

15、在一个实施例中，所述功率放大器还包括：

16、空间光隔离器，间隔设置于所述准直透镜远离所述球面反射镜的一侧，以使得放大后的信号光单向通过，避免回返光损伤所述功率放大器的其他结构件。

17、在一个实施例中，所述功率放大器还包括：

18、扩束透镜组，间隔设置于所述空间光隔离器远离所述准直透镜的一侧，用于对经过所述空间光隔离器的信号光进行扩束。

19、在一个实施例中，所述双包层增益光纤为掺镱光纤，所述掺镱光纤的纤芯中掺镱的稀土粒子吸收所述双包层增益光纤的内包层的泵浦光，并对信号光进行放大。

20、在一个实施例中，所述泵浦源为内置体布拉格光栅的光纤耦合半导体激光器，产生的泵浦光的波长为976nm。

21、一种高峰值脉冲光纤激光器，包括：

22、种子激光器，用于产生脉冲激光；

23、预放大光路，用于对所述种子激光器产生的激光脉冲进行预放大以形成信号光；以及

24、上述任一项所述的功率放大器，用于结合泵浦光对所述信号光再次进行放大，并输出。

25、本申请涉及一种功率放大器及高峰值脉冲光纤激光器。功率放大器包括：信号源、至少两个泵浦源、双包层合束器、双包层增益光纤、石英端帽和球面反射镜。信号光注入双包层合束器的纤芯，泵浦光注入双包层合束器的内包层。双包层增益光纤吸收泵浦光，并对信号光进行放大。石英端帽将残余泵浦光导出至双包层增益光纤之外。球面反射镜将未完全吸收的泵浦光反射回双包层增益光纤，进行二次泵浦。球面反射镜还用于将放大的信号光导出。功率放大器中球面反射镜的设置，可有效的缩短光纤长度，抑制受激拉曼散射效应。

技术特征：

1.一种功率放大器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述球面反射镜的球面中心位于所述石英端帽一侧，并且所述球面反射镜的球心与所述石英端帽中泵浦光的虚焦点重合。

3.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述石英端帽的长度为l1，所述球面反射镜的圆孔的中心与所述石英端帽后表面的距离为l2，所述石英端帽的折射率为n，所述双包层增益光纤的纤芯的数值孔径为na，则所述球面反射镜的孔径大小d，满足：d＝(l1/n+l2)/2na。

4.根据权利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述球面反射镜的圆孔内表面设置倒角，以使得信号光中的基模光通过圆孔，信号光中的杂散光由倒角散射，不再返回所述双包层增益光纤。

5.根据权利要求4所述的功率放大器，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的功率放大器，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的功率放大器，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的功率放大器，其特征在于，所述双包层增益光纤为掺镱光纤，所述掺镱光纤的纤芯中掺镱的稀土粒子吸收所述双包层增益光纤的内包层的泵浦光，并对信号光进行放大。

9.根据权利要求8所述的功率放大器，其特征在于，所述泵浦源为内置体布拉格光栅的光纤耦合半导体激光器，产生的泵浦光的波长为976nm。

10.一种高峰值脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供了一种功率放大器及高峰值脉冲光纤激光器。功率放大器包括：信号源、至少两个泵浦源、双包层合束器、双包层增益光纤、石英端帽和球面反射镜。信号光注入双包层合束器的纤芯，泵浦光注入双包层合束器的内包层。双包层增益光纤吸收泵浦光，并对信号光进行放大。石英端帽将残余泵浦光导出至双包层增益光纤之外。球面反射镜将未完全吸收的泵浦光反射回双包层增益光纤，进行二次泵浦。球面反射镜还用于将放大的信号光导出。功率放大器中球面反射镜的设置，可有效的缩短光纤长度，抑制受激拉曼散射效应。

技术研发人员：朱江杰,黄博,熊钊颀,周焕先,刘明,刘健,黄治家
受保护的技术使用者：深圳市杰普特光电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11