[发明专利]100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。

背景技术

窄线宽高重频固体激光器以其窄线宽、低噪声等优点在光纤通信、光纤传感、材料技术等领域有着重要的应用。近些年来，随着天文光学的发展，大功率、高重频、窄线宽光纤激光器在地基天文观测领域又有了新的应用前景。

目前国内外研究中，实现高重复频率的方法主要有调Q、锁模、调制三大类。

调Q方法以声光调Q为主，到目前为止，国内外的以LD泵浦声光调Q工作的激光其可达到的最高重复频率均在几百kHz，到几个MHz[2,3]，且其调Q脉冲的宽度在几个ns到百ns， 

锁模方法可实现几兆赫兹到十几兆赫兹的重复频率，脉冲宽度在ps到百ps量级。由于大部分研究没有采取任何选纵模措施，其谱线宽度非常大，波长稳定性也受到限制。

对连续激光进行调制获得高重频窄脉宽的方法在光通信领域有较多的研究和应用，目前最高调制频率甚至可高达40GHz。调制器件也均在通信波段。对光纤激光器1064nm输出激光进行外调制实现高重频窄脉宽的方法，目前见到报导的是美国Aculight Corporation 的T.H.Loftus等人在进行光纤激光器的光谱光束合成的研究中[11]，以单纵模外腔二极管激光器作为主振荡器种子，对其输出的窄线宽连续激光进行调制。并通过多级光纤激光器作预放，再经过光纤二级放大，获得了重频10MHz 、脉宽5ns、线宽小于1GHz的脉冲激光。

综上所述，这三种方法都无法满足某些项目100MHz高重频、1ns窄脉宽和窄线宽的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置及其方法。

100MHz高重频、1ns窄脉宽窄线宽激光混合放大装置包括单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、超高频任意波发生器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜、LD双端面泵浦的固体激光放大器；LD双端面泵浦的固体激光放大器为顺次相连的第一LD列阵、第一耦合透镜组、双色输出镜、面向固体激光介质、双色耦合镜、第二耦合透镜组、第二LD列阵；单频连续光纤激光器、高速光强度调制器、光纤隔离器、光纤放大器、偏振隔离器、准直器、耦合透镜顺次相连，耦合透镜与双色耦合镜相连，超高频任意波发生器与高速光强度调制器相连。

所述的单频连续光纤激光器采用丹麦NKT公司型号为Koheras BASIK Module Y10的单频连续光纤激光器，输出的单频连续激光中心波长为1064.52nm，并且可以在正负0.35nm范围内连续可调，输出激光为线偏振光，线宽为70KHz, 最大平均功率为10mW，光束质量M²<1.05。

所述的高速光强度调制器采用法国Photline Technology公司生产的型号为ModBox-Intensity1064-Connet 的高速调制器，调制中心波长为1064nm，输出线偏振，输出功率为50mW，动态消光比典型值35dB， 调制脉冲宽度0.5-10ns，典型值1ns，脉冲重复频率1M-200MHz，典型值100MHz，脉冲上升时间为60ps，输入输出光纤/连接器为980nm Panda型保偏光纤，FC/APC连接器，慢轴对准。

所述的超高频任意波发生器采用美国TEK公司型号为AWG7122B任意波发生器，采样率为12GS/s。

所述的光纤放大器输出的工作波长范围为1060~1068nm，输出激光脉冲重复频率1~200MHz，脉冲宽度0.2~20ns，输出峰值功率典型值20W, 相应于100MHz 1ns 时的平均功率为2W，输出光纤为保偏光纤，带 FC/APC接头，输出激光的偏振小光比为20dB。

所述的耦合透镜的焦距f为100-500mm，透镜到固体激光放大器的右端面之间的距离为2f。