[发明专利]具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统

权利要求书

1.具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：通过在大功率光纤激光放大器中引入偏振调控系统，减少沿大功率光纤激光放大器增益光纤纵向注入和传输的高阶模式比例，能够抑制大功率光纤激光放大器中的模式不稳定效应，其中所述偏振调控系统是利用λ/4玻片和λ/2玻片实现线偏振光纤激光的偏振调控的偏振调控系统。

2.根据权利要求1所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：系统包括线偏振主振荡器、准直透镜组、λ/4玻片、λ/2玻片、聚焦透镜组、高功率主放大器、扩束准直系统、高反镜、功率接收器、分束器、光电信号转换显示模块、光束质量测量仪；

从线偏振主振荡器输出的线偏振光纤激光经过准直透镜组准直输出后先后入射到λ/4玻片和λ/2玻片；经过λ/4玻片和λ/2玻片后的激光束经聚焦透镜组耦合进高功率主放大器进行功率放大；经高功率主放大器放大后的激光束通过扩束准直系统准直输出到自由空间；准直输出的光束入射到高反镜，绝大部分光束经高反镜反射出来，这部分反射光被功率接收器接收；一小部分光束经高反镜透射出来，这部分透射光被分束器分为两束，其中经分束器反射出的反射光入射到光电信号转换显示模块，经分束器透射出的透射光注入到光束质量测量仪。

3.根据权利要求2所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：通过旋转λ/4玻片以及λ/2玻片其主轴的角度，能够将入射的线偏振光纤激光的偏振态调控为期望的偏振分布。

4.根据权利要求2或3所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：还包括线偏振级联光纤预放大系统，从线偏振主振荡器输出的线偏振光纤激光首先入射到过线偏振级联光纤预放大系统进行功率预放大，功率预放大后的线偏振激光入射到准直透镜组实现准直输出。

5.根据权利要求4所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：光电信号转换显示模块将光信号转换为电信号，并将时域和频域信号显示在终端，用以观察模式不稳定效应发生的阈值；随着输出功率的提升，当模式不稳定效应发生时，输出激光的时域信号会出现明显的不稳定和时域起伏，而输出激光的频域信号会在2kHz附近产生明显的特征频率。

6.根据权利要求5所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：光束质量测量仪用以观察模式不稳定效应发生前后大功率光纤激光系统的光束质量变化并输出检测到的光束质量测量值，通过结合光电信号转换显示模块输出的时域信号、频域信号以及光束质量测量仪检测的光束质量测量值，能够选择λ/4玻片2-4和λ/2玻片2-5最佳的旋转角度，完成系统优化。

7.根据权利要求2所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：线偏振主振荡器为光纤振荡器、超荧光光纤光源或者随机光纤激光器；

线偏振主振荡器的中心波长为1030nm～1100nm的1微米波段、1100nm～1150nm的长波波段或者2微米波段中的任一波长。

8.根据权利要求2所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：线偏振级联光纤预放大系统是单级线偏振光纤预放大器或者多级线偏振光纤预放大器。

9.根据权利要求2所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：λ/4玻片实现入射激光两个偏振正交方向的π/2相移；λ/2玻片实现入射激光两个偏振正交方向的π相移。

10.根据权利要求7、8或9所述的具备高模式不稳定阈值的大功率光纤激光放大器系统，其特征在于：高反镜的反射率>99％，高反镜的材质为熔石英、K9、ZnSe或CaF2。