[发明专利]一种超快激光器

说明书

本发明提供了一种超快激光器，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，非线性放大环形镜和主振荡腔通过耦合器连接，主振荡腔包括与耦合器连接的第一增益光纤、与第一增益光纤的连接的合束器以及第一泵浦光源，第一增益光纤的细端和粗端分别与耦合器和合束器连接，第一泵浦光源发出的光束被合束器反射后，进入第一增益光纤，非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过第一增益光纤和合束器后输出。本发明的超快激光器通过采用非线性放大环形镜和锥形光纤，可以保证产品的长期稳定性，保持单模特性获得高的光束质量，从而获得高能量、高功率的激光输出。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，更具体地说，是涉及一种超快激光器。

背景技术

超快激光器的脉冲宽度在ps甚至fs量级，超快激光器的产生常用被动锁模方案，一般来说，被动锁模方案包括饱和吸收体被动锁模方案(半导体饱和吸收体(SESAM)、石墨烯、拓扑绝缘体以及黑鳞等)、非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation，NPR)方案、非线性放大环形镜(Nonlinear Amplified Loop Mirror，NALM)方案等。其中，基于SESAM的锁模方案，由于SESAM自身损伤阈值低，而且在长期使用中会产生渐变式永久性损伤。因此该方案不适合产生大能量高功率脉冲，而且长期可靠性难以得到保证。基于非线性偏振旋转被动锁模方案，受外界环境温度震动影响大，稳定性欠佳，且不能输出高功率。传统的非线性放大环形镜NALM方案及改进的“8字腔”、“9字腔”方案，虽然可以实现稳定工作，但同样无法实现uJ(微焦)级、瓦级高功率大能量输出。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种超快激光器，以解决现有技术中的激光器难以同时实现高稳定性和高平均输出功率的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种超快激光器，包括非线性放大环形镜和主振荡腔，所述非线性放大环形镜和所述主振荡腔通过耦合器连接，所述主振荡腔包括与所述耦合器连接的第一增益光纤、与所述第一增益光纤连接的合束器以及用于朝所述第一增益光纤输入光束的第一泵浦光源；

所述第一增益光纤为锥形光纤，定义所述第一增益光纤的直径较小的一端为细端，所述第一增益光纤的直径较大的一端为粗端，所述第一增益光纤的细端与所述耦合器连接，所述第一增益光纤的粗端与所述合束器连接；

所述第一泵浦光源发出的光束被所述合束器反射后，进入所述第一增益光纤，所述非线性放大环形镜对光束进行处理并输出信号光，信号光依次经过所述耦合器、所述第一增益光纤和所述合束器后输出。

可选地，所述合束器包括聚焦透镜以及二向色镜，所述第一泵浦光源发出的光束透过所述聚焦透镜后被所述二向色镜反射，然后依次经过所述聚焦透镜和所述第一增益光纤。

可选地，所述二向色镜用于对波长范围为900nm～1000nm的光束进行全反射，对波长范围为1020nm～1100nm的光束进行部分反射和部分透射；所述第一泵浦光源发出的光束的中心波长为915nm～980nm。

可选地，所述合束器还包括第一套管、第二套管和端帽，所述第二套管和所述端帽沿所述第二套管的轴向依次设置，所述第一套管套设于所述第二套管和所述端帽外，所述第二套管套设于所述聚焦透镜和所述二向色镜外，所述二向色镜设于所述聚焦透镜的远离所述端帽的一侧，所述第一增益光纤的粗端连接于所述端帽上。

可选地，所述超快激光器包括两端分别连接于所述端帽和所述第一泵浦光源的泵浦光纤，所述第一泵浦光源发出的光束经所述泵浦光纤后输入所述合束器并被所述合束器反射。

可选地，所述第一增益光纤包括纤芯和包裹在所述纤芯外的外包层，所述第一增益光纤包括第一段，所述第一段的外包层的直径变化公式为：