GHz亚百飞秒脉冲串生成方法、时频控制系统及飞秒激光器与流程

文档序号:41178967发布日期:2025-03-07 11:55阅读:91来源:国知局

本发明涉及超快激光领域,具体一种涉及ghz亚百飞秒脉冲串生成方法、时频控制系统及飞秒激光器。


背景技术:

1、近年来高重复频率脉冲串的应用范围越来越广,具有超窄脉冲宽度的高能量高重频脉冲串不仅可以提高加工效率,还可以极大提高加工精度。常见的高能量高重频脉冲串都是ghz,并且脉冲宽度超过300fs,基底较大,难以得到百飞秒以下;而thz脉冲串的时间间隔为为飞秒量级,飞秒时间尺度内,相位失配和相位畸变等效应更为显著,这样也限制了thz飞秒脉冲的产生。

2、那么,针对现有技术中的短脉冲光纤激光系统,存在光纤引入的三阶色散相当严重的问题,这些都会对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响,例如会出现高重频脉冲传输和放大过程中出现的脉冲分裂、脉冲畸变、产生裙底和非对称拖尾等现象,因此有必要进行三阶色散的有效控制。


技术实现思路

1、本发明目的在于提供ghz亚百飞秒脉冲串生成方法、时频控制系统及飞秒激光器,以解决解决了现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,本发明能够预补偿系统的三阶色散,进而能够有效避免高重频脉冲传输和放大过程中出现的脉冲分裂、脉冲畸变、产生裙底和非对称拖尾等现象。

2、为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:

3、第一方面,本发明公开了一种ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,包括以下步骤:

4、s1、将脉冲串进行色散预补偿;

5、s2、将色散预补偿后的脉冲串主频率降频至khz级或mhz级;

6、s3、将主频率降频后的脉冲串中的子脉冲频率调制至ghz级后,输出ghz亚百飞秒脉冲。

7、本方案解决了现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,本发明能够预补偿系统的三阶色散,进而能够有效避免高重频脉冲传输和放大过程中出现的脉冲分裂、脉冲畸变、产生裙底和非对称拖尾等现象。

8、作为优选,步骤s1中,所述脉冲串是由种子源发出的,所述种子源包括mhz飞秒种子源、mhz皮秒种子源、ghz飞秒种子源、ghz皮秒种子源的其中一种。

9、作为优选,步骤s2中,将色散补偿后的脉冲串主频率降频后的脉冲串主频率≤1mhz。

10、作为优选,所述ghz亚百飞秒脉冲串生成方法还包括:

11、s4、将经过子脉冲调制后的脉冲串功率放大。

12、本优选方案除了能够解决现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,还能够解决频率倍增/调制过程中高阶色散引起的脉冲波形不一致、脉冲间串扰、脉冲串内能量不均等问题。

13、作为优选,所述ghz亚百飞秒脉冲串生成方法还包括:

14、s5、将功率放大后的脉冲串进行压缩后,输出ghz亚百飞秒脉冲。

15、本优选方案除了能够解决现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,以及频率倍增/调制过程中高阶色散引起的脉冲波形不一致、脉冲间串扰、脉冲串内能量不均等问题,还能够解决高重频脉冲难以压缩、基底过大、脉冲对比度差等问题。

16、第二方面,本发明还公开了一种时频控制系统,用于实现如上所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,包括:

17、种光源,用于发出脉冲串;

18、第一调制模块,第一调制模块的输入端与所述种光源的输出端连接,用于预先补偿所述种光源发出的所述脉冲串的色散;

19、第二调制模块,第二调制模块的输入端与所述第一调制模块的输出端连接,用于调制经过所述第一调制模块调制后的所述脉冲串,使所述脉冲串主频率降频;

20、第三调制模块,第三调制模块的输入端与所述第二调制模块的输出端连接,用于调制经过所述第二调制模块调制后的所述脉冲串,使所述脉冲串的子脉冲频率倍至ghz级,并输出ghz亚百飞秒脉冲。

21、作为优选,第二调制模块采用声光调制器,用于将色散预补偿后的脉冲串主频率降频通过对脉冲串进行声光调制来使脉冲串降频。

22、作为优选,所述第三调制模块采用频率倍增器将降频后的所述脉冲串中的子脉冲频率调制至ghz。

23、作为优选,所述时频控制系统还包括:

24、功率放大模块,所述功率放大模块的输入端与所述第三调制模块的输出端连接,用于使经过所述第三调制模块调制后的所述脉冲串功率放大及光谱展宽;

25、压缩模块,所述压缩模块的输入端与所述功率放大模块的输出端连接,用于所述将功率放大后的脉冲串进行压缩,并输出ghz亚百飞秒脉冲串。

26、本优选方案能够实现小于100飞秒的ghz和thz脉冲,且能够优化放大和压缩后的脉冲波形。

27、第三方面,本发明还公开了一种飞秒激光器,包括如上所述的时频控制系统,能够实现如上所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法。

28、本发明具有以下有益效果:本发明有效解决了现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,本发明能够预补偿系统的三阶色散,进而能够有效避免高重频脉冲传输和放大过程中出现的脉冲分裂、脉冲畸变、产生裙底和非对称拖尾等现象,保证了ghz脉冲串的可压缩性能,将重频从ghz提升到thz,输出小于100飞秒的高功率ghz和thz脉冲串,实现重复频率高达ghz和thz量级的亚百飞秒脉冲的产生和放大,且能够优化放大和压缩后的脉冲波形。



技术特征:

1.ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,步骤s1中,所述脉冲串是由种子源发出的,所述种子源包括mhz飞秒种子源、mhz皮秒种子源、ghz飞秒种子源、ghz皮秒种子源的其中一种。

3.根据权利要求2所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,步骤s2中,将色散补偿后的脉冲串主频率降频后的脉冲串主频率≤1mhz。

4.根据权利要求3所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,所述ghz亚百飞秒脉冲串生成方法还包括:

5.根据权利要求4所述的ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,所述ghz亚百飞秒脉冲串生成方法还包括:

6.时频控制系统,用于实现如权利要求1所述ghz亚百飞秒脉冲串生成方法,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的时频控制系统,其特征在于,第二调制模块采用声光调制器,用于将色散预补偿后的脉冲串主频率降频通过对脉冲串进行声光调制来使脉冲串降频。

8.根据权利要求7所述的时频控制系统,其特征在于,所述第三调制模块采用频率倍增器将降频后的所述脉冲串中的子脉冲频率调制至ghz。

9.根据权利要求8所述的时频控制系统,其特征在于,所述时频控制系统还包括:

10.飞秒激光器,其特征在于,包括如权利要求1所述的时频控制系统。


技术总结
本发明公开了一种GHZ亚百飞秒脉冲串生成方法,包括以下步骤:S1、将脉冲串进行色散预补偿;S2、将色散预补偿后的脉冲串主频率降频至kHz级或MHz级;S3、将主频率降频后的脉冲串中的子脉冲频率调制至GHz级后,输出GHz亚百飞秒脉冲;本发明有效解决了现有技术中对于短脉冲光纤激光系统,光纤引入的三阶色散严重,进而对短脉冲激光系统的时域特性产生不利的影响的技术问题,本发明能够预补偿系统的三阶色散,保证了GHz脉冲串的可压缩性能,将重频从GHz提升到THz,输出小于100飞秒的高功率GHz和THz脉冲串,实现重复频率高达GHz和THz量级的亚百飞秒脉冲的产生和放大,且能够优化放大和压缩后的脉冲波形。

技术研发人员:曾和平,钱小伟,王霄,姚天军,胡梦云
受保护的技术使用者:海南朗研光电有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/3/6
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