專利名稱：基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，具體是一種基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，激光放大系統(tǒng)在工業(yè)化生產(chǎn)和日常生活中得到了極大的應(yīng)用。目前的激光放大系統(tǒng)都是以集居數(shù)反轉(zhuǎn)為光放大前提的。當(dāng)光信號通過處于集居數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的工作物質(zhì)時，因受激輻射占優(yōu)勢而被放大，但是處于集居數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)不僅能放大入射的激光信號，也能放大其自身的自發(fā)輻射光，放大的自發(fā)輻射將形成噪聲。此發(fā)明提及的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，是一種無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光放大系統(tǒng)，能避免因自發(fā)輻射帶來的噪聲。由于激光材料的限制，目前激光放大系統(tǒng)不能對任意波長光脈沖進行放大，此發(fā)明提及的激光能量放大系統(tǒng)能對任意波長的激光脈沖進行放大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有激光放大系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，能夠?qū)θ我獠ㄩL的激光脈沖進行放大。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)。包括皮秒激光器、飛秒激光器、光學(xué)衰減片、反射鏡、二向色鏡、光纖稱合器、長弛豫時間光纖、遮光板、精密探測器。其特征在于，皮秒激光器產(chǎn)生的超短脈沖作為泵浦光，飛秒激光器產(chǎn)生的超短脈沖作為探測光。泵浦光依次通過第一光學(xué)衰減片、第一反射鏡、第五反射鏡、第一二向色鏡、光纖I禹合器，進入長弛豫時間光纖，然后經(jīng)第二二向色鏡后達到遮光板。探測光經(jīng)第二光學(xué)衰減片、第二反射鏡后通過第三反射鏡和第四反射鏡組成的光學(xué)延遲平臺，經(jīng)第一二向色鏡反射后通過光纖耦合器進入長弛豫時間光纖，然后通過第二二向色鏡反射后達到精密探測器。所述皮秒激光器采用皮秒再生放大器。所述飛秒激光器采用鈦寶石再生放大激光器。所述光學(xué)衰減片為可調(diào)節(jié)金屬膜中性密度漸變?yōu)V光片。所述反射鏡為前表面鍍銀反射鏡。所述二向色鏡對波長為800nm的激光反射率99. 9%，對波長為1053nm的激光透射率 99. 9%o所述光纖稱合器為光纖稱合系統(tǒng)。所述長弛豫時間光纖為空隙充滿長弛豫時間非線性液體介質(zhì)(如二硫化碳等)的光子晶體光纖。所述遮光板為光學(xué)遮光板。所述精密探測器為CXD Camera和功率計。
本發(fā)明的工作原理是兩束光在非線性介質(zhì)中傳輸時，在弛豫效應(yīng)的影響下，在兩束光之間將發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。本實施例中飛秒脈沖和皮秒脈沖共同在空隙充滿長弛豫時間非線性液體介質(zhì)的光子晶體光纖中傳輸時，在飛秒脈沖和皮秒脈沖之間將發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，通過精密探測器可以明顯看到飛秒脈沖能量被放大過程。


圖1為本發(fā)明基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)。其中1:皮秒激光器；2 :飛秒激光器；3a_3b :光學(xué)衰減片；4a_4e :反射鏡；5 :光學(xué)延遲平臺；6a-6b :二向色鏡；7 :光纖I禹合器；8 :長弛豫時間光纖；9 :遮光板；10 :精密探測器。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖，對本發(fā)明做具體說明。如圖1所示，本實施例提出的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，包括皮秒激光器1、飛秒激光器2、光學(xué)衰減片3a_3b、反射鏡4a_4e、光學(xué)延遲平臺5、6a_6b 二向色鏡、光纖稱合器7、長弛豫時間光纖8、遮光板9、精密探測器10。上述各部分的功能分別說明如下皮秒激光器1，用于產(chǎn)生皮秒脈沖，在本實施例中作為泵浦光；飛秒激光器2，用于產(chǎn)生飛秒脈沖，在本實施例中作為探測光；光學(xué)衰減片3a_3b，分別用來調(diào)節(jié)入射到長弛豫時間光纖中的泵浦光和探測光的功率;反射鏡4a_4e，用于光束的反射，本實施例選用前表面鍍銀的反射鏡；光學(xué)延遲平臺5，用來改變探測脈沖的光程，使得探測脈沖和泵浦脈沖到達長弛豫時間光纖的光程相等；二向色鏡6a_6b，用于選擇性的通過光束，本實施例選用對波長為800nm的激光反射率99. 9%，對波長為1053nm的激光透射率99. 9%的二向色鏡；光纖耦合器7，用來把探測光合泵浦光耦合進光纖；長弛豫時間光纖8，為空隙充滿長弛豫時間非線性液體介質(zhì)(如二硫化碳等)的光子晶體光纖，與普通光纖相比有較長的弛豫時間，用來作為一種非線性傳輸介質(zhì)及約束光信號的光束質(zhì)量；遮光板9，用來遮除掉從二向色鏡6b中反射出來的泵浦光；精密探測器10，用于動態(tài)探測探測光的光斑和能量的變化過程，本實施例選用功率計和 CCD Camera(Coherent 公司的 Laser Cam-HR Beamview,其點陣為 1280X1024，分辨率約為 6. 7 u mX6. 7 u m)；本發(fā)明所采用的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)的工作過程如下皮秒激光器I為High Q公司生產(chǎn)的皮秒再生放大激光系統(tǒng)(型號為picoREGEN )，輸出的最短脈沖寬度約74ps，帶寬約為0.1nm，重復(fù)頻率為1kHz，中心波長為1053nm，作為泵浦光。飛秒激光器2為Coherent公司生產(chǎn)的商用鈦寶石再生放大激光系統(tǒng)(型號為LibraS)，輸出的最短脈沖寬度約lOOfs，帶寬約為12nm，重復(fù)頻率為1kHz，中心波長為SOOnm,作為探測光。調(diào)試泵浦光及探測光的光路和光程，使泵浦光和探測光到達長弛豫時間光纖的光程相等。逐漸增大入射到長弛豫時間光纖中泵浦光功率，可以在精密探測器中清晰的看到探測光能量被放大的過程。本實施例利用泵浦-探測原理，通過雙光耦合時兩束光之間的能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大。由于本實施例中沒有集居數(shù)反轉(zhuǎn)，因此能大大避免因自發(fā)輻射帶來的噪聲；由于無激光材料的限制，此發(fā)明提及的激光能量放大系統(tǒng)能對任意波長的激光脈沖進行能量放大。
權(quán)利要求
1.一種基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，包括皮秒激光器、飛秒激光器、光學(xué)衰減片、反射鏡、二向色鏡、光纖稱合器、長弛豫時間光纖、遮光板、精密探測器，其特征在于，皮秒激光器產(chǎn)生的超短脈沖作為泵浦光，飛秒激光器產(chǎn)生的超短脈沖作為探測光；泵浦光依次通過第一光學(xué)衰減片、第一反射鏡、第五反射鏡、第一二向色鏡、光纖耦合器，進入長弛豫時間光纖，然后經(jīng)第二二向色鏡后達到遮光板；探測光經(jīng)第二光學(xué)衰減片、第二反射鏡后通過第三反射鏡和第四反射鏡組成的光學(xué)延遲平臺，經(jīng)第一二向色鏡反射后通過光纖耦合器進入長弛豫時間光纖，然后通過第二二向色鏡反射后達到精密探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述皮秒激光器采用皮秒再生放大激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述飛秒激光器采用鈦寶石再生放大激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)衰減片采用可調(diào)節(jié)金屬膜中性密度漸變?yōu)V光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述反射鏡采用前表面鍍銀反射鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述二向色鏡對波長為800nm激光反射率99. 9%，對波長為1053nm激光透射率99. 9%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦合器為光纖耦合系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述長弛豫時間光纖采用空隙充滿長弛豫時間非線性液體介質(zhì)(如二硫化碳等)的光子晶體光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述遮光板采用光學(xué)遮光板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，其特征在于，所述精密探測器為CCD Camera和功率計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)，基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大系統(tǒng)包括皮秒激光器、飛秒激光器、光學(xué)衰減片、反射鏡、二向色鏡、光纖耦合器、長弛豫時間光纖、遮光板、精密探測器。本實施例利用泵浦-探測原理，通過雙光耦合時兩束光之間的能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)基于長弛豫時間光纖的無集居數(shù)反轉(zhuǎn)的激光能量放大。由于本實施例中沒有集居數(shù)反轉(zhuǎn)，因此能大大避免因自發(fā)輻射帶來的噪聲；由于無激光材料的限制，此發(fā)明提及的激光能量放大系統(tǒng)能對任意波長的激光脈沖進行能量放大。
文檔編號G02F1/39GK103034013SQ201210544220
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者譚超, 傅喜泉, 林峰, 周元 申請人:湖南大學(xué)