100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法

摘要

本发明公开了一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。它包括单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、超高频任意波发生器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜、LD双端面泵浦的固体激光放大器；单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜顺次相连，耦合透镜与LD双端面泵浦的固体激光放大器中的双色耦合镜相连，超高频任意波发生器与高速光强度调制器相连。本发明对小信号单频光纤激光器可以用高速调制器调制，在大功率时用固体激光放大器放大，从而避免了极易产生的受激散射和自发放大辐射效应所导致的高功率下放大器的损坏。

主权项

一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置，其特征在于包括单频连续光纤激光器(1)、高速光强度调制器(2)、超高频任意波发生器(3)、光纤隔离器(4)、光纤放大器(5)、偏振隔离器(6)、准直器(7)、耦合透镜(8)、LD双端面泵浦的固体激光放大器(9)；LD双端面泵浦的固体激光放大器(9)为顺次相连的第一LD列阵 (9.1)、第一耦合透镜组（9.2）、双色输出镜（9.3）、固体激光介质(9.4)、双色耦合镜（9.5）、第二耦合透镜组（9.6）、第二LD列阵 (9.7)；单频连续光纤激光器(1)、高速光强度调制器(2)、光纤隔离器(4)、光纤放大器(5)、偏振隔离器(6)、准直器(7)、耦合透镜(8) 顺次相连，耦合透镜(8)与双色耦合镜（9.5）相连，超高频任意波发生器(3)与高速光强度调制器(2)相连；所述的高速光强度调制器(2) 采用法国Photline Technology公司生产的型号为ModBox‑Intensity1064‑Connet 的高速调制器，调制中心波长为1064nm，输出线偏振光，输出功率为50mW，动态消光比典型值35dB， 调制脉冲宽度0.5‑10ns，典型值1ns，脉冲重复频率1M‑200MHz，典型值100MHz，脉冲上升时间为60ps，输入输出光纤/连接器为980nm Panda型保偏光纤，FC/APC连接器并慢轴对准；所述的单频连续光纤激光器(1)采用丹麦NKT公司型号为Koheras BASIK Module Y10的单频连续光纤激光器，输出的单频连续激光中心波长为1064.52nm，并且在正负0.35nm范围内连续可调，输出激光为线偏振光，线宽为70kHz, 最大平均功率为10mW，光束质量M²<1.05；所述的第一LD列阵(9.1)为德国DILAS公司生产的高功率光纤耦合输出的半导体激光器，光纤端面直径为400μm，数值孔径N.A.=0.22，标称最高输出功率为50 W，输出激光的中心波长为808nm；第一耦合透镜组(9.2)，包括两个透镜，其焦距分别为20mm和40mm；双色输出镜(9.3)面向固体激光介质(9.4)的一面镀了对808nm波长高透过率对1064nm波长高反射率的双色介质膜，另一面镀了对808 nm的高透膜，直径25mm，厚度2mm；固体激光介质(9.4)为双端键合的Nd:YVO₄复合晶体，掺杂 Nd:YVO₄尺寸为3×3×16  mm³，Nd³⁺掺杂浓度为0.3at%，两端键合了厚度为2mm的不掺杂的YVO₄晶体，两个端面镀对808nm波长和1064nm波长同时具有高透过率的介质膜，双色耦合镜(9.5)与双色输出镜(9.3)完全相同，第二耦合透镜组(9.6)与第一耦合透镜组(9.2)完全相同，第二LD列阵 (9.7)与第一LD列阵(9.1)完全相同；两组耦合透镜到Nd:YVO₄复合晶体端面之间的距离对称相等，长度在50~500mm之间可调节；单纵模光纤激光器输出激光的偏振方向与 Nd:YVO₄的偏振吸收方向一致，且采用 Nd:YVO₄的c轴垂直纸面方向应用；双端面泵浦的固体激光放大器由两个50W的808nm波长激光从固体激光介质 Nd:YVO₄的两个端面进行泵浦；二端的两个光纤与耦合透镜之间的距离即两个臂长对称；两个臂长的长度在50~500mm之间。