一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源的制作方法

1.本实用新型属于超快种子源领域，特别涉及一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源。


背景技术：

2.随着激光技术的迅速发展，激光光源已应用到社会的各行各业。其中高功率光纤激光器被广泛应用于激光切割、激光焊接和国防等领域。对于高功率光纤激光器而言，当光纤内的能量达到某一阈值时，激光器内会产生拉曼效应。即：激光器的能量会由激光器原有波长处转移至拉曼峰，从而导致激光器原波长能量下降。拉曼效应是限制高功率光纤激光器能量提升的主要因素之一。
3.典型高功率光纤激光器光路图，如图1所示，一般包括种子源和一级光纤放大器。为了降低系统的拉曼效应通常采用的方法有：增大光纤芯径、缩短光纤长度和种子源后增加拉曼滤除倾斜光栅。拉曼效应的阈值与光纤芯径成正比，与光纤长度成反比。所以传统的抑制拉曼效应的方法是增大光纤的芯径同时缩短光纤长度。但在激光器内光纤芯径不能无限的增大，因为芯径的增大或导致光纤内产生高阶模，从而劣化激光光束质量。受限于光纤器件尾纤长度和增益光纤吸收的影响，光纤的长度减短也是有限度。拉曼滤除倾斜光栅可以将种子光内的拉曼成分滤除，可以为放大器提供一个更加纯净光谱的种子，但是其无法限制放大器自身产生的拉曼效应，因此其效果也是有限的。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源，通过拓宽种子源的光谱，增加种子源光谱纵模成分，从而降低激光器内的拉曼效应。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源，包括高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头，所述高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头依次通过光纤连接，所述高重频超快激光器用于发出种子源激光，所述色散展宽模块用于拓宽种子源激光的光谱宽度，所述重频倍增模块用于增加种子源激光的光谱纵模数量。
6.进一步的，所述色散展宽模块为色散元件。
7.进一步的，所述色散展宽模块采用光栅。
8.进一步的，所述重频倍增模块包括光纤分束器和光纤合束器，所述光纤分束器和光纤合束器间通过多条长度不同的光纤连接。
9.工作原理：本本实用新型从拉曼效应的物理本质出发，充分分析拉曼产生的机理。提出通过拓宽种子源光谱宽度和增加光谱纵模数量的方式提高激光器拉曼阈值。所采用的宽光谱种子为超快激光器，其光谱宽度比常规激光器宽了几倍至十余倍，纵模数量更是比常规激光器大的多，通过这种方式可以大大提高激光器拉曼阈值。
10.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：本实用新型采用超快激光器为种子源，超快激光器具有宽光谱和多纵模的特性；再将超快激光器进行色散延迟，展宽激光脉冲，再通过重频倍增将脉冲光变为连续光；最终获得宽光谱多纵模的高品质激光种子源。利用此种子源进行高功率激光放大时，可以有效抑制拉曼效应。本实用新型通过拓宽种子源光谱宽度和增加光谱纵模数量的方式提高激光器拉曼阈值，突破传统技术手段限制。
附图说明
11.图1为典型高功率光纤激光器光路图；
12.图2为本实用新型实施例的结构示意图；
13.图3为本实用新型实施例的脉冲时域演化示意图。
14.图中1-高重频超快激光器，2-色散展宽模块，3-重频倍增模块，4-输出头。
具体实施方式
15.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
16.本实用新型的实施例提供了一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源，如图2所示，其包括高重频超快激光器1、色散展宽模块2、重频倍增模块3和输出头4，所述高重频超快激光器1、色散展宽模块2、重频倍增模块3和输出头4依次通过光纤连接。所述高重频超快激光器1用于发出种子源激光，所述色散展宽模块2用于拓宽种子源激光的光谱宽度，所述重频倍增模块3用于增加种子源激光的光谱纵模数量。所述色散展宽模块2为色散元件，常用的，采用光栅。所述重频倍增模块3包括光纤分束器和光纤合束器，所述光纤分束器和光纤合束器间通过多条长度不同的光纤连接。
17.本实施例工作时的激光脉冲时域演化如图3所示，高重频超快激光器1产生宽光谱高重频激光脉冲；随后激光脉冲经过色散展宽模块2时，受色散的影响光谱的前后沿传输速度不同，进而导致脉冲展宽；然后展宽的激光脉冲再经过重频倍增模块3后激光重频进一步增加，最终相邻脉冲前后沿重叠在一起，激光由脉冲光变为连续激光，由输出头4输出。
18.本实施例中，激光经过光纤分束器变为三路激光，通过调节三路激光的光程差，实现三路激光的时域依次相差三分之一个周期，再将三路激光通过光纤合束器合为一路激光，此时新合成的激光重频是原有激光的三倍。根据实际使用要求，通过多个光纤分束器和光纤合束器组成的器件可以制作出任意重频倍增模块3。
19.以上通过实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。本实用新型的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，在本实用新型的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源，其特征在于：包括高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头，所述高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头依次通过光纤连接，所述高重频超快激光器用于发出种子源激光，所述色散展宽模块用于拓宽种子源激光的光谱宽度，所述重频倍增模块用于增加种子源激光的光谱纵模数量。2.如权利要求1所述的用于高功率光纤激光放大的超快种子源，其特征在于：所述色散展宽模块为色散元件。3.如权利要求2所述的用于高功率光纤激光放大的超快种子源，其特征在于：所述色散展宽模块采用光栅。4.如权利要求1所述的用于高功率光纤激光放大的超快种子源，其特征在于：所述重频倍增模块包括光纤分束器和光纤合束器，所述光纤分束器和光纤合束器间通过多条长度不同的光纤连接。

技术总结
本实用新型提供了一种用于高功率光纤激光放大的超快种子源，包括高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头，所述高重频超快激光器、色散展宽模块、重频倍增模块和输出头依次通过光纤连接，所述高重频超快激光器用于发出种子源激光，所述色散展宽模块用于拓宽种子源激光的光谱宽度，所述重频倍增模块用于增加种子源激光的光谱纵模数量。本实用新型通过拓宽种子源的光谱，增加种子源光谱纵模成分，从而降低激光器内的拉曼效应。从而降低激光器内的拉曼效应。从而降低激光器内的拉曼效应。


技术研发人员：于振华 邓明发 孙维娜 许昌兴
受保护的技术使用者：北京东方锐镭科技有限公司
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/22