一種激光器的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種激光器，包括：第一激光支路，包括：第一激光振蕩源，用于產(chǎn)生低重復(fù)頻率的第一激光；和窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進(jìn)行窄帶濾波；第二激光支路，包括：第二激光振蕩源，用于產(chǎn)生高重復(fù)頻率的第二激光；光開關(guān)，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和第二激光支路之一；以及復(fù)合處理支路，連接所述光開關(guān)的輸出端，對輸出的激光進(jìn)行各種處理。根據(jù)本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案，通過引入光開關(guān)并在第一激光支路上引入窄帶濾波器，能解決一個激光器既能發(fā)射低重復(fù)頻率的激光又能發(fā)射高重復(fù)頻率激光問題，獲得節(jié)約成本的效果。
【專利說明】
一種激光器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及一種激光發(fā)射系統(tǒng)領(lǐng)域。尤其涉及用于發(fā)射低重復(fù)頻率激光和/或高重復(fù)頻率激光的激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]在高平均功率的光陰極驅(qū)動激光系統(tǒng)中，一般需要低重復(fù)頻率和高重復(fù)頻率兩種光纖激光系統(tǒng)，分別用來針對電子加速器系統(tǒng)診斷和運(yùn)行，以對應(yīng)不同運(yùn)行參數(shù)如電子發(fā)射度。高重復(fù)頻率的激光振蕩源一般使用主動鎖模的皮秒光纖激光，而低重復(fù)頻率的振蕩源一般使用常見的自鎖模飛秒光纖激光。由于激光振蕩源參數(shù)的差異，一般使用獨(dú)立的激光系統(tǒng)，分別使用各自的放大模塊，壓縮模塊和倍頻模塊。如Cornell大學(xué)使用的光陰極驅(qū)動激光系統(tǒng)，有50MHz低重復(fù)頻率和1.3GHz高重復(fù)頻率的兩套獨(dú)立的激光系統(tǒng)，分別用于調(diào)試和運(yùn)行模式。在不同重復(fù)頻率對應(yīng)不同電子發(fā)射度的情形。使用兩套獨(dú)立的激光系統(tǒng)，光路比較復(fù)雜，需要在在引入光陰極時候進(jìn)行光路切換。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種適用于低重復(fù)頻率和/或高重復(fù)頻率的激光器，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，申請?zhí)峁┮环N激光器。
[0004]—種激光器，包括:
[0005]第一激光支路，包括:
[0006]第一激光振蕩源，用于產(chǎn)生低重復(fù)頻率的第一激光;和
[0007]窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進(jìn)行窄帶濾波；
[0008]第二激光支路，包括:
[0009]第二激光振蕩源，用于產(chǎn)生高重復(fù)頻率的第二激光；
[0010]光開關(guān)，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和第二激光支路之一；以及
[0011]復(fù)合處理支路，連接所述光開關(guān)的輸出端，對輸出的激光進(jìn)行各種處理。
[0012]根據(jù)本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案，通過在第一激光支路上引入窄帶濾波器，能夠解決使低重復(fù)頻率的第一激光的參數(shù)接近高重復(fù)頻率激光的參數(shù)問題。進(jìn)一步的，通過光開關(guān)的引入，還能解決一個激光器既能發(fā)射低重復(fù)頻率的激光又能發(fā)射高重復(fù)頻率激光問題，獲得節(jié)約成本的效果。
【附圖說明】
[0013]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0014]圖1示出了根據(jù)本申請一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2示出了根據(jù)本申請另一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3示出了根據(jù)本申請又一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。
[0019]請參考圖1，示出了根據(jù)本申請一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]如圖1所示，本申請?zhí)峁┮环N激光器，包括:
[0021]第一激光支路，包括:
[0022]第一激光振蕩源，用于產(chǎn)生低重復(fù)頻率的第一激光;和
[0023]窄帶濾波器，連接該第一激光振蕩源，對第一激光進(jìn)行窄帶濾波；
[0024]第二激光支路，包括:
[0025]第二激光振蕩源，用于產(chǎn)生高重復(fù)頻率的第二激光；
[0026]光開關(guān)，用于輸入該第一激光支路和該第二激光支路，輸出該第一激光支路和第二激光支路之一；以及
[0027]復(fù)合處理支路，連接該光開關(guān)的輸出端，對輸出的激光進(jìn)行各種處理。
[0028]本實(shí)施例的目的在于如何將兩套不同重復(fù)頻率的激光系統(tǒng)耦合到一起，實(shí)現(xiàn)不同重復(fù)頻率激光的發(fā)射。所述不同重復(fù)頻率激光包括低重復(fù)頻率激光和高重復(fù)頻率激光，兩者的參數(shù)差異較大，復(fù)合在一起使用時，需要對低重復(fù)頻率激光進(jìn)行特別處理。
[0029]高重復(fù)頻率激光光譜比較窄，一般在l-2nm。低重復(fù)頻率激光光譜比較寬，在20-30nm，不利于后續(xù)的倍頻優(yōu)化，所以低重復(fù)頻率激光需要用窄帶濾波器進(jìn)行濾波。對低重復(fù)頻率激光進(jìn)行窄帶濾波處理，使其參數(shù)接近高重復(fù)頻率激光的參數(shù)是一個比較適合的選擇。使用窄帶濾波器截取光譜，使低重復(fù)頻率激光光譜變窄。
[0030]可選地，第一激光支路還可包括脈沖展寬器，連接窄帶濾波器，用于對經(jīng)窄帶濾波的第一激光進(jìn)行脈沖展寬。
[0031 ]低重復(fù)頻率激光通過濾波器后，脈沖寬度變小，所以用脈沖展寬器展寬，以避免激光在通過后續(xù)的復(fù)合處理支路處理時，峰值功率過高，引起非線性效應(yīng)。
[0032]在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，第一激光支路還包括功率補(bǔ)償光放大器，連接脈沖展寬器，用于對經(jīng)脈沖展寬的第一激光進(jìn)行功率補(bǔ)償。
[0033]低重復(fù)頻率激光經(jīng)過上述的窄帶濾波、脈沖展寬后，激光功率損耗極大，加入功率補(bǔ)償放大器補(bǔ)償激光功率損耗。
[0034]在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，第一激光支路還可包括光柵濾波器，連接功率補(bǔ)償光放大器，用于對經(jīng)功率補(bǔ)償?shù)牡谝患す膺M(jìn)行濾波，消除放大器帶來的自發(fā)輻射(ASE)噪聲。
[0035]原因在于低重復(fù)頻率激光經(jīng)放大器后，激光光譜邊帶對比度較低，加入光柵濾波器，以降低放大器帶來的ASE噪聲。
[0036]低重復(fù)頻率激光經(jīng)過上述一系列的處理后，可以跟高重復(fù)頻率激光耦合進(jìn)同一個激光系統(tǒng)。
[0037]請參考圖2、示出了根據(jù)本申請另一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇38] 如圖2,本實(shí)施例的激光器包括飛秒激光振蕩源10、窄帶濾波器11、脈沖展寬器12、 功率補(bǔ)償放大器13、光柵濾波器14和光開關(guān)21，以及皮秒激光振蕩源20和復(fù)合處理支路30， 其中，飛秒激光振蕩源10、窄帶濾波器11、脈沖展寬器12、功率補(bǔ)償放大器13、光柵濾波器14 和光開關(guān)21依次連接;皮秒激光振蕩源20直接與光開關(guān)21連接，兩路激光在光開關(guān)21處進(jìn)行選擇后，其中之一的激光進(jìn)入后續(xù)的復(fù)合處理支路30。[〇〇39]復(fù)合處理支路30包括:
[0040]放大器31，連接光開關(guān)，用于對經(jīng)光開關(guān)輸出的激光進(jìn)行放大；
[0041]脈沖壓縮器32,連接放大器，用于對經(jīng)放大器放大的激光進(jìn)行脈沖壓縮;以及 [〇〇42]倍頻器33,連接脈沖壓縮器，用于對經(jīng)脈沖壓縮器壓縮的激光進(jìn)行倍頻。[〇〇43] 一般而言，皮秒激光振蕩源20發(fā)出的高重復(fù)頻率激光脈沖比較寬，可以直接放大。 [0〇44]可選地，第二激光支路還可包括附加的脈沖展寬器，連接第二激光振蕩源，用于對所述第二激光進(jìn)行脈沖展寬。
[0045]例如，皮秒激光振蕩源20發(fā)出的高重復(fù)頻率激光脈沖較窄時，需要增加一個展寬器展寬。
[0046]本實(shí)施例的激光器工作原理如下:自鎖模飛秒激光振蕩源10后面用窄帶濾波器11 進(jìn)行濾波，使其光譜接近皮秒激光。窄帶濾波器11截取光譜，飛秒激光的脈沖寬度將變小， 使用脈沖展寬器12展寬脈沖，避免處理后的飛秒激光在通過后續(xù)的放大器31時產(chǎn)生非線性效應(yīng)。脈沖展寬后加入一級功率補(bǔ)償放大器13來補(bǔ)償激光功率損耗。激光脈沖經(jīng)過放大器后，激光光譜邊帶對比度較低，加入光柵濾波器14降低放大器帶來的ASE噪聲。經(jīng)過上述優(yōu)化后的飛秒激光可跟射頻調(diào)制的主動鎖模皮秒激光振蕩源20,耦合進(jìn)同一激光系統(tǒng)。經(jīng)過處理后的兩路激光，使用相同的放大器31，脈沖壓縮器32,倍頻器33等進(jìn)行后續(xù)的各種處理。本申請的激光器，大大簡化了激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不需要制作兩套單獨(dú)的激光系統(tǒng)。降低了系統(tǒng)成本，也大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0047]請參考圖3,示出了根據(jù)本申請又一實(shí)施例的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇48]圖3是一個具體實(shí)施的例子。一個100MHz脈沖重復(fù)頻率的飛秒激光振蕩源301輸出脈沖譜寬為28nm脈沖寬度為5ps的帶有正色散的脈沖。使用窄帶濾波器303截取光譜，使得光譜變?yōu)?.8nm，脈沖寬度1.5ps，經(jīng)過展寬器304展寬后，脈沖寬度變?yōu)?8ps。再經(jīng)功率補(bǔ)償放大器補(bǔ)償激光功率損耗，該功率補(bǔ)償放大器由增益光纖305、栗源306和波分復(fù)用器307 (WDM)構(gòu)成。光柵濾波器308用于改善ASE噪聲。飛秒振蕩源經(jīng)上述優(yōu)化處理后，與1.3GHZ主動鎖模的皮秒激光振蕩源311輸出的脈沖譜寬為28nm脈沖寬度為5ps的激光耦合進(jìn)光開關(guān) 32,經(jīng)光開關(guān)320的選擇一路激光進(jìn)入后續(xù)的復(fù)合處理支路。復(fù)合處理支路包括放大器，脈沖壓縮器315和倍頻器316。
[0049]在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，放大器還可包括:
[0050]預(yù)放大器，連接所述光開關(guān)，用于對經(jīng)所述光開關(guān)輸出的激光進(jìn)行預(yù)放大；以及 [〇〇51] 主放大器314,連接預(yù)放大器，用于對經(jīng)預(yù)放大器放大的激光進(jìn)行高功率放大。 [〇〇52] 預(yù)放大器包括光增益光纖317、波分復(fù)用器318和激光栗浦319,光增益光纖317的輸入端與光開關(guān)320的輸出端連接，光增益光纖317的輸出端與波分復(fù)用器318的第一輸入端相連;激光栗浦319與波分復(fù)用器318的第二輸入端相連，向波分復(fù)用器318提供能量;波分復(fù)用器318的輸出端連接至主放大器314。
[0053]在一些可選的實(shí)現(xiàn)方式中，主放大器314和預(yù)放大器之間還包括準(zhǔn)直器312和半波片313，所述準(zhǔn)直器312和所述半波片313相連，所述準(zhǔn)直器312的輸入端與所述預(yù)放大器連接，所述準(zhǔn)直器312的輸出端與所述半波片313的輸入端連接，所述半波片313的輸出端連接至所述主放大器314，所述準(zhǔn)直器312用于將發(fā)散的激光脈沖調(diào)整為準(zhǔn)直激光脈沖，所述半波片313對經(jīng)準(zhǔn)直器的激光脈沖進(jìn)行偏振方向的旋轉(zhuǎn)。
[0054]另外，因?yàn)V波器及光放大器等對反射光非常敏感，會導(dǎo)致性能惡化。所以在進(jìn)入濾波器或放大器進(jìn)行相應(yīng)處理之前，經(jīng)光隔離器302阻止反射光。
[0055]綜上所述，本申請將具有不同重復(fù)頻率的兩路激光振蕩源，對其中一路或者兩路進(jìn)行光參數(shù)調(diào)整，使得能適合注入后續(xù)同一光路。使得系統(tǒng)成本降低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡化。
[0056]以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光器，其特征在于，包括:第一激光支路，包括:第一激光振蕩源，用于產(chǎn)生低重復(fù)頻率的第一激光;和 窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進(jìn)行窄帶濾波；第二激光支路，包括:第二激光振蕩源，用于產(chǎn)生高重復(fù)頻率的第二激光；光開關(guān)，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和 第二激光支路之一；以及復(fù)合處理支路，連接所述光開關(guān)的輸出端，對輸出的激光進(jìn)行各種處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:脈沖展寬器，連接所述窄帶濾波器，用于對經(jīng)所述窄帶濾波的第一激光進(jìn)行脈沖展寬。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:功率補(bǔ)償光放大器，連接所述脈沖展寬器，用于對經(jīng)所述脈沖展寬的第一激光進(jìn)行功 率補(bǔ)償。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:光柵濾波器，連接所述功率補(bǔ)償光放大器，用于對經(jīng)功率補(bǔ)償?shù)牡谝患す膺M(jìn)行濾波，消 除所述功率補(bǔ)償光放大器帶來的自發(fā)輻射噪聲。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于，所述復(fù)合處理支路包括:放大器，連接所述光開關(guān)，用于對經(jīng)所述光開關(guān)輸出的激光進(jìn)行放大；脈沖壓縮器，連接所述放大器，用于對經(jīng)所述放大器放大的激光進(jìn)行脈沖壓縮；以及 倍頻器，連接所述脈沖壓縮器，用于對經(jīng)所述脈沖壓縮器壓縮的激光進(jìn)行倍頻。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光器，其特征在于，所述放大器包括:預(yù)放大器，連接所述光開關(guān)，用于對經(jīng)所述光開關(guān)輸出的激光進(jìn)行預(yù)放大；以及 主放大器，連接所述預(yù)放大器，用于對經(jīng)所述預(yù)放大器放大的激光進(jìn)行高功率放大。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光器，其特征在于，所述預(yù)放大器包括光增益光纖、波分復(fù) 用器和激光栗浦，所述光增益光纖的輸入端與所述光開關(guān)的輸出端連接，所述光增益光纖 的輸出端與所述波分復(fù)用器的第一輸入端相連;所述激光栗浦與所述波分復(fù)用器的第二輸 入端相連，向所述波分復(fù)用器提供能量;所述波分復(fù)用器的輸出端連接至所述主放大器。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的激光器，其特征在于，所述主放大器和預(yù)放大器之間還包 括準(zhǔn)直器和半波片，所述準(zhǔn)直器和所述半波片相連，所述準(zhǔn)直器的輸入端與所述預(yù)放大器 連接，所述準(zhǔn)直器的輸出端與所述半波片的輸入端連接，所述半波片的輸出端連接至所述 主放大器，所述準(zhǔn)直器用于將發(fā)散的激光脈沖調(diào)整為準(zhǔn)直激光脈沖，所述半波片對經(jīng)準(zhǔn)直 器的激光脈沖進(jìn)行偏振方向的旋轉(zhuǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于，所述第二激光支路還包括:附加的脈沖展寬器，連接所述第二激光振蕩源，用于對所述第二激光進(jìn)行脈沖展寬。10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于:所述第一激光振蕩源包括自鎖模飛秒光纖激光振蕩源;和/或所述第二激光振蕩源包 括主動鎖t旲的皮秒激光振湯源。
【文檔編號】H01S3/10GK205646426SQ201620466059
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】徐金強(qiáng), 孫大睿
【申請人】中國科學(xué)院高能物理研究所