一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器的制作方法

本發明涉及激光，特別涉及一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器。

背景技術：

1、目前大多數激光系統通常僅提供單一的脈沖持續時間，即脈寬，例如僅提到納秒脈沖激光、皮秒脈沖激光或者飛秒脈沖激光中的一種。但在某些應用場景中，可能需要將具有不同持續時間的脈沖進行混合以獲得最佳應用結果，例如將納秒脈沖激光和皮秒脈沖激光混合輸出，又或者是將納秒脈沖激光和飛秒脈沖激光混合輸出等等。

2、針對上述需求，現有技術通常是過多個單獨的激光系統來完成具有不同脈沖特性的脈沖的產生。但是很明顯，這種方式成本高昂，而且在系統集成方面不友好。因此，如何在降低成本和空間的同時實現兩種或多種脈沖同步輸出是本領域技術人員需要解決的問題。

技術實現思路

1、本發明實施例提供了一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，旨在達到兩種或多種激光脈沖同步輸出，并降低生產成本和系統空間的目的。

2、本發明實施例提供了一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，包括：

3、飛秒種子光源，用于提供飛秒種子光；

4、納秒種子光源，用于提供納秒種子光；

5、第一偏振反射單元，用于對飛秒種子光和納秒種子光進行偏振轉換并合束為合束光；

6、脈沖處理單元，用于對所述合束光進行脈沖串降頻和脈沖選擇處理；所述脈沖處理單元沿光路傳播方向依次包括第一普克爾斯盒、擴束器和第二偏振片；

7、偏振轉換模塊，用于對所述第一普克爾斯盒輸出的合束光進行偏振轉換；

8、再生放大器，用于對所述合束光進行連續擴增放大，并輸出包含放大的皮秒脈沖序列和納秒脈沖序列的超快脈沖序列；

9、脈沖選擇器，用于對所述超快脈沖序列進行單脈沖提取，得到皮秒脈沖序列和納秒脈沖序列中的任意的單一脈沖串或者皮秒脈沖序列和納秒脈沖序列組合的第一混合脈沖序列組合；

10、光柵壓縮模塊，用于對所述脈沖選擇器輸出的第一脈沖序列組合進行脈沖寬度壓縮，得到包含飛秒脈沖序列和納秒脈沖序列的第二混合脈沖序列組合；

11、其中，所述第一混合脈沖序列組合經由所述脈沖選擇器直接輸出，或者經由光柵壓縮模塊進行脈沖寬度壓縮后以第二混合脈沖序列組合輸出。

12、進一步的，所述第一偏振反射單元包括第一偏振片和第一反射鏡，其中，所述第一反射鏡設置于所述納秒種子光的傳播光路上，用于將所述納秒種子光反射至所述第一偏振片上，所述飛秒種子光以p偏振狀態透過第一偏振片，所述納秒種子光以s偏振狀態反射出第一偏振片，并與所述飛秒種子光合束為所述合束光。

13、進一步的，所述偏振轉換模塊包括沿光路傳播方向依次設置的法拉第轉換器和1/2玻片。

14、進一步的，所述再生放大器包括第二普克爾斯盒、1/4玻片、薄膜偏振片、第一反射單元、由第一反射鏡組和碟片增益介質組成的多-v型反射鏡組以及第二反射鏡組。

15、進一步的，所述脈沖選擇器和光柵壓縮模塊之間的光路上設置有光路調節單元，所述第一混合脈沖序列組合通過光路調節單元的光路調節后入射至光柵壓縮模塊。

16、進一步的，所述光路調節單元為折疊鏡片。

17、進一步的，所述脈沖選擇器和光路調節單元之間的光路上設置有第二反射單元，所述第二反射單元的反射光路上設置有一收光裝置；

18、所述第二反射單元用于將提取的單一脈沖串或者第一混合脈沖序列組合之外的其他脈沖序列反射至所述收光裝置進行回收。

19、進一步的，所述再生放大器和脈沖選擇器的光路之間設置有第二偏振反射單元，所述第二偏振反射單元至少包括依次設置于所述再生放大器輸出光路上的第三偏振片和第二反射鏡，用于將所述快速脈沖序列偏振反射至所述脈沖選擇器中。

20、進一步的，所述光柵壓縮模塊和光路調節單元之間設置有第三反射單元，用于將所述光路調節單元輸出的第一混合脈沖序列組合反射至所述光柵壓縮模塊；

21、所述光柵壓縮模塊的輸出光路上設置有第四反射單元，用于將所述光柵壓縮模塊輸出的第二混合脈沖序列組合反射輸出。

22、進一步的，所述光柵壓縮模塊包括兩個相互平行的透射或反射光柵，且其中一個光柵固定在位移平臺上以實現位置可調。

23、本發明實施例提供了一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其通過將兩個種子激光器的輸出束組合為合束光，并使該合束光輸入至再生放大器中，然后結合脈沖選擇器和光柵壓縮模塊實現以可調節的時間延遲生成同步的飛秒脈沖、皮秒脈沖和納秒脈沖的混合脈沖序列組合或者是單一的脈沖串的效果，且該混合脈沖序列組合可以根據需求自行選擇，例如皮秒脈沖和納秒脈沖的激光脈沖組合(即所述第一混合脈沖序列組合)，又或者是飛秒脈沖和納秒脈沖的激光脈沖組合(即所述第二混合脈沖序列組合)等，而且這種混合脈沖序列組合還具有可以通過僅使用一個激光源來結合兩個時域的脈沖的優勢，如此可以降低生產成本以及壓縮系統空間。

技術特征：

1.一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述第一偏振反射單元包括第一偏振片和第一反射鏡，其中，所述第一反射鏡設置于所述納秒種子光的傳播光路上，用于將所述納秒種子光反射至所述第一偏振片上，所述飛秒種子光以p偏振狀態透過第一偏振片，所述納秒種子光以s偏振狀態反射出第一偏振片，并與所述飛秒種子光合束為所述合束光。

3.根據權利要求1所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述偏振轉換模塊包括沿光路傳播方向依次設置的法拉第轉換器和1/2玻片。

4.根據權利要求1所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述再生放大器包括第二普克爾斯盒、1/4玻片、薄膜偏振片、第一反射單元、由第一反射鏡組和碟片增益介質組成的多-v型反射鏡組以及第二反射鏡組。

5.根據權利要求1所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述脈沖選擇器和光柵壓縮模塊之間的光路上設置有光路調節單元，所述第一混合脈沖序列組合通過光路調節單元的光路調節后入射至光柵壓縮模塊。

6.根據權利要求5所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述光路調節單元為折疊鏡片。

7.根據權利要求5所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述脈沖選擇器和光路調節單元之間的光路上設置有第二反射單元，所述第二反射單元的反射光路上設置有一收光裝置；

8.根據權利要求5所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述再生放大器和脈沖選擇器的光路之間設置有第二偏振反射單元，所述第二偏振反射單元至少包括依次設置于所述再生放大器輸出光路上的第三偏振片和第二反射鏡，用于將所述快速脈沖序列偏振反射至所述脈沖選擇器中。

9.根據權利要求5所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述光柵壓縮模塊和光路調節單元之間設置有第三反射單元，用于將所述光路調節單元輸出的第一混合脈沖序列組合反射至所述光柵壓縮模塊；

10.根據權利要求1所述的基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，其特征在于，所述光柵壓縮模塊包括兩個相互平行的透射或反射光柵，且其中一個光柵固定在位移平臺上以實現位置可調。

技術總結
本發明公開了一種基于碟片增益介質的混合超短脈沖串激光放大器，包括：飛秒種子光源；納秒種子光源；第一偏振反射單元，用于對飛秒種子光和納秒種子光進行偏振轉換并合束為合束光；脈沖處理單元，用于對合束光進行脈沖串降頻和脈沖選擇處理；偏振轉換模塊，用于對合束光進行偏振轉換；再生放大器，用于對合束光進行連續擴增放大，并輸出超快脈沖序列；脈沖選擇器，用于對超快脈沖序列進行單脈沖提取，得到放大的任意的單一脈沖串和/或多種脈沖組合的第一混合脈沖序列組合；光柵壓縮模塊，用于對第一混合脈沖序列組合進行脈沖寬度調整并輸出。本發明能夠實現以可調節的時間延遲生成同步的混合脈沖序列組合或者是單一的脈沖串的效果。

技術研發人員：萬輝,牛姜維,田豐
受保護的技術使用者：深圳市輝宏激光科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/1/13