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CN108761667A - 一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统 - Google Patents

一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统 Download PDF

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CN108761667A CN201810349012.3A CN201810349012A CN108761667A CN 108761667 A CN108761667 A CN 108761667A CN 201810349012 A CN201810349012 A CN 201810349012A CN 108761667 A CN108761667 A CN 108761667A
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毛小洁
李天琦
秘国江
邹跃
刘先达
张宇坤
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Abstract

本发明公开了一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，包括种子源、反射镜、偏振方向调整模块、起偏器、透种子光双色45°全反镜及根据种子源的类型确定的耦合器，种子源为固体种子源时，采用单透镜耦合。种子源为全光纤种子源，则采用扩束镜，扩束后种子源光斑大小和棒状光子晶体光纤芯径匹配。在结构简单的情况下，实现种子光的高效耦合。显然，本发明耦合系统为不同种类的种子源采用适合于该种子源种子光光斑特点的耦合器，整体系统光路结构简单易实现，达到种子光高效耦合的同时，管理方便、造价低。

Description

一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统
技术领域
本发明涉及激光耦合技术领域，尤其涉及一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统。
背景技术
高功率皮秒或飞秒激光具有脉宽窄、峰值功率高的特点，特别是大能量高功率的皮秒或飞秒激光，由于其与物质相互作用时，热效应小，加工孔径周围没有熔融区，对加工材料无选择性等特点，在超精细加工、微光子器件制造、医学精密手术、高密度三维光存储、纳米生物工程、纳米医学和国防激光武器等领域有着广泛的应用。因此，大能量高功率皮秒或飞秒激光引起了国内外科学家的广泛关注，已经成为研究的热点。
获得高功率的超短脉冲激光输出的主要技术途径有：采用啁啾脉冲放大(CPA)技术，将脉冲展宽或分束延时，降低激光的峰值功率从而减弱非线性效应，但该方法光路结构复杂，需要严格的色散管理，后续压缩光栅的造价高昂，效率较低；采用光纤-固体混合放大技术，最后一级利用激光晶体激光损伤阈值较高的特性进行功率放大，但块状晶体放大也存在光路复杂、热效应严重、光束质量较差等问题，所以大都采用种子源加功率放大的方式。
种子源如何在结构简单的情况下，实现耦合系统的高效耦合，是当前急需解决的一个技术难题。
发明内容
本发明提供一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，用以解决现有技术中种子源耦合系统结构复杂、耦合效率低的问题。
依据本发明的一个方面，提供一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，包括：
种子源，用于提供种子光；
反射镜，用于反射种子光；
偏振方向调整模块，用于旋转种子光偏振方向；
起偏器，用于使种子光起偏；
透种子光双色45°全反镜，用于透射种子光反射泵浦光；及
根据所述种子源的类型确定的耦合器，用于将所述种子源提供的种子光聚焦耦合进棒状光子晶体光纤。
可选的，所述种子源为用于提供种子光的固体种子源时，所述耦合器包括种子光耦合透镜；
所述固体种子源提供的种子光由所述反射镜反射至所述偏振方向调整模块；
所述偏振方向调整模块将种子光的偏振方向旋转后入射到所述起偏器；
所述起偏器将种子光起偏后透过所述透种子光双色45°全反镜入射到所述种子光耦合透镜，由所述种子光耦合透镜将种子光聚焦进入所述棒状光子晶体光纤。
可选的，所述种子源为全光纤种子源时，所述耦合器包括扩束镜；
所述扩束镜将所述全光纤种子源提供的种子光的光斑直径扩大至与所述棒状光子晶体光纤的芯径相匹配后，由所述反射镜反射至所述偏振方向调整模块；
所述偏振方向调整模块将种子光的偏振方向旋转后入射到所述起偏器；
所述起偏器将种子光起偏后透过所述透种子光双色45°全反镜进入所述棒状光子晶体光纤。
可选的，所述系统还包括设置在所述反射镜和所述偏振方向调整模块之间的法拉第隔离器，用于隔离来自所述棒状光子晶体光纤的回光。
可选的，所述反射镜为45°全反镜。
可选的，所述偏振方向调整模块为四分之一波片。
可选的，所述起偏器为偏振片。
可选的，所述种子源提供平均功率≥5W、重复频率≥1MHz、脉冲宽度≥500fs及波长为1030nm～1064nm的种子光。
可选的，所述种子光耦合透镜的焦距为80mm～150mm。
可选的，所述系统还包括若干半导体制冷片，用于对所述种子源进行制冷。
本发明的有益效果为：
本发明耦合系统在光路结构简单易实现的基础上为不同种类的种子源采用适合于该种子源种子光光斑特点的耦合器，达到种子光高效耦合的同时，管理方便、造价低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明第一实施例中种子源为固体种子源时耦合系统的光路结构示意图；
图2为本发明第一实施例中固体种子源经过棒状光子晶体光纤后远场光斑图；
图3为本发明第二实施例中种子源为全光纤种子源时耦合系统的光路结构示意图；
图4为本发明第二实施例中全光纤种子源经过棒状光子晶体光纤后远场光斑图。
图中：11-固体种子源，12-全光纤种子源，2-45°全反镜，3-法拉第隔离器，4-四分之一波片，5-偏振片，6-透种子光双色45°全反镜，7-种子光耦合透镜，8-棒状光子晶体光纤，9-两倍扩束镜。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
请参见图1，在本发明的第一实施例中，提供一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，包括种子源，用于提供平均功率≥5W、重复频率≥1MHz、脉冲宽度≥500fs及波长为1030nm～1064nm的种子光，同时，采用若干半导体制冷片对种子源进行制冷。反射镜，用于反射种子光，优选的，反射镜为45°全反镜2。偏振方向调整模块，用于旋转种子光偏振方向，优选的，偏振方向调整模块为四分之一波片4。起偏器，用于使种子光起偏，优选的，起偏器为偏振片5。透种子光双色45°全反镜6，用于透射种子光反射泵浦光。及根据种子源的类型确定的耦合器，用于将种子源提供的种子光聚焦耦合进棒状光子晶体光纤8。优选的，还包括设置在45°全反镜2和四分之一波片4之间的法拉第隔离器3，用于隔离来自棒状光子晶体光纤8的回光。
优选的，本发明实施例中的种子源为用于提供种子光的固体种子源11时，耦合器包括种子光耦合透镜7，优选的，种子光耦合透镜7为单透镜，焦距为80mm～150mm。固体种子源11提供的种子光由45°全反镜2经过法拉第隔离器3后反射至四分之一波片4，四分之一波片4将种子光的偏振方向旋转后入射到偏振片5，偏振片5将种子光起偏后透过透种子光双色45°全反镜6入射到种子光耦合透镜7，由种子光耦合透镜7将种子光聚焦进入棒状光子晶体光纤8进行高效放大。
在本发明优选实施例中，固体种子源11是1064nm皮秒锁模激光器，输出波长1064nm、功率6W的种子光，种子光脉冲宽度为16ps，重复频率为50.61MHz，光斑直径1mm。固体种子源11由2片57W功率半导体制冷片制冷，温度控制在0.2℃内。此时，种子光依次经过45°全反镜2、法拉第隔离器3、四分之一波片4及偏振片5后，透过对1064nm高透、对976nm高反的透种子光双色45°全反镜6入射至焦距为100mm的种子光耦合透镜7，由种子光耦合透镜7耦合进入棒状光子晶体光纤8，棒状光子晶体光纤8纤芯直径为85μm，长度为80cm，包层直径为260μm。
固体种子源11输出的种子光耦合进棒状光子晶体光纤8，通过调节种子光耦合透镜7离棒状光子晶体光纤8的距离、左右和俯仰，达到从棒状光子晶体光纤8输出功率最高为最佳。功率6W的种子光通过棒状光子晶体光纤8后剩余3.6W种子光，耦合效率达60％，通过棒状光子晶体光纤8后种子光的远场光斑如图2所示。
请参见图2，在本发明的第二实施例中，种子源为全光纤种子源12时，耦合器包括扩束镜，本发明实施例优选扩束镜为两倍扩束镜9。两倍扩束镜9将全光纤种子源12提供的种子光的光斑直径扩大两倍，以与棒状光子晶体光纤8的芯径匹配，光斑直径扩大了两倍的种子光由45°全反镜2反射至四分之一波片4，四分之一波片4将光斑直径扩大的种子光的偏振方向旋转后入射到偏振片5，偏振片5将种子光起偏后透过透种子光双色45°全反镜6进入棒状光子晶体光纤8，在棒状光子晶体光纤8中被高效放大。
优选的，本发明实施例中的全光纤种子源12是1030nm皮秒锁模激光器，输出1030nm、功率6W的种子光，种子光脉冲宽度为6.4ps，重复频率为30.80MHz，输出种子光光纤芯径为25μm，包层直径为250μm。全光纤种子源12由2片57W功率半导体制冷片制冷，温度控制在0.2℃内。全光纤种子源12输出的种子光经过两倍扩束镜9，光斑直径变为50μm，接着依次经过45°全反镜2、法拉第隔离器3、四分之一波片4及偏振片5后，透过对1030nm高透、对976nm高反的透种子光双色45°全反镜6进入棒状光子晶体光纤8进行高效放大，棒状光子晶体光纤8纤芯直径为55μm，长度为50cm，包层直径为260μm。
全光纤种子源12输出的种子光耦合进棒状光子晶体光纤8，通过调节两倍扩束镜9的左右和俯仰，达到从棒状光子晶体光纤8输出功率最高为最佳。全光纤种子源12输出的6W种子光通过棒状光子晶体光纤8后剩余4.8W种子光，耦合效率为75％，通过棒状光子晶体光纤8后种子光的远场光斑如图4所示。
可见，本发明种子源为固体种子源11时，因为种子光光斑较粗，达到1mm，则采用单透镜耦合。种子源为全光纤种子源12，则采用扩束镜，扩束后种子源光斑大小和棒状光子晶体光纤芯径匹配。在结构简单的情况下，实现种子光的高效耦合。
显然，本发明耦合系统为不同种类的种子源采用适合于该种子源种子光光斑特点的耦合器，整体系统光路结构简单易实现，达到种子光高效耦合的同时，管理方便、造价低。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，比如改变种子光的频率、脉冲宽度和功率大小，使用不同倍率的扩束镜，使用不同焦距的种子光耦合透镜等参数，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，包括：
种子源，用于提供种子光；
反射镜，用于反射种子光；
偏振方向调整模块，用于旋转种子光偏振方向；
起偏器，用于使种子光起偏；
透种子光双色45°全反镜，用于透射种子光反射泵浦光；及
根据所述种子源的类型确定的耦合器，用于将所述种子源提供的种子光聚焦耦合进棒状光子晶体光纤。
2.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述种子源为固体种子源时，所述耦合器包括种子光耦合透镜；
所述固体种子源提供的种子光由所述反射镜反射至所述偏振方向调整模块；
所述偏振方向调整模块将种子光的偏振方向旋转后入射到所述起偏器；
所述起偏器将种子光起偏后透过所述透种子光双色45°全反镜入射到所述种子光耦合透镜，由所述种子光耦合透镜将种子光聚焦进入所述棒状光子晶体光纤。
3.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述种子源为全光纤种子源时，所述耦合器包括扩束镜；
所述扩束镜将所述全光纤种子源提供的种子光的光斑直径扩大至与所述棒状光子晶体光纤的芯径相匹配后，由所述反射镜反射至所述偏振方向调整模块；
所述偏振方向调整模块将种子光的偏振方向旋转后入射到所述起偏器；
所述起偏器将种子光起偏后透过所述透种子光双色45°全反镜进入所述棒状光子晶体光纤。
4.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述反射镜和所述偏振方向调整模块之间的法拉第隔离器，用于隔离来自所述棒状光子晶体光纤的回光。
5.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述反射镜为45°全反镜。
6.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述偏振方向调整模块为四分之一波片。
7.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述起偏器为偏振片。
8.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述种子源提供平均功率≥5W、重复频率≥1MHz、脉冲宽度≥500fs及波长为1030nm～1064nm的种子光。
9.如权利要求2所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述种子光耦合透镜的焦距为80mm～150mm。
10.如权利要求1所述的棒状光子晶体光纤种子光耦合系统，其特征在于，所述系统还包括若干半导体制冷片，用于对所述种子源进行制冷。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112271533A (zh) * 2020-11-18 2021-01-26 北京大学 一种啁啾脉冲放大激光隔离打靶回光的装置及其实现方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101263633A (zh) * 2005-09-14 2008-09-10 三菱电机株式会社 棒状固体激光装置
US9703044B2 (en) * 2015-09-18 2017-07-11 Finisar Corporation Wavelength division multiplexing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101263633A (zh) * 2005-09-14 2008-09-10 三菱电机株式会社 棒状固体激光装置
US9703044B2 (en) * 2015-09-18 2017-07-11 Finisar Corporation Wavelength division multiplexing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王子薇等: "《高峰值功率皮秒脉冲棒状光子晶体光纤放大器》", 《中国激光》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112271533A (zh) * 2020-11-18 2021-01-26 北京大学 一种啁啾脉冲放大激光隔离打靶回光的装置及其实现方法
CN112271533B (zh) * 2020-11-18 2024-07-16 北京大学 一种啁啾脉冲放大系统及其实现方法

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