[实用新型]基于MOPA结构的亚THz高功率皮秒光纤激光器

说明书

本实用新型涉及一种基于MOPA结构的亚THz高功率皮秒光纤激光器，包括由光纤依次连接的皮秒光纤激光器种子源、频率提升部分和放大部分；所述皮秒光纤激光器种子源采用线性短腔结构，所述皮秒光纤激光器种子源的输出端连接至所述频率提升部分的输入端，所述频率提升部分由级联的50/50光纤耦合器组成，所述频率提升部分的输出端连接至所述放大部分的输入端；所述皮秒光纤激光器种子源产生较高频率皮秒脉冲信号，所述频率提升部分将信号提升为亚THz的高重复频率皮秒脉冲信号，再通过所述放大部分进行功率放大，输出亚THz高重复频率的高功率皮秒脉冲信号。本实用新型安装结构简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种基于MOPA结构的亚THz高功率皮秒光纤激光器。

背景技术

高功率皮秒光纤激光器具有光束质量良好、热稳定性高、增益带宽宽、峰值功率高、结构紧凑、成本低、可对材料“冷”烧灼、无需维护等优点，在工业材料加工、生物医学、超连续谱产生、和遥感测量等领域具有广泛的应用，近年来成为研究的热点。目前获得高功率皮秒光纤激光器的主要方法是被动锁模光纤激光器与种子光主振荡放大(MOPA,masteroscillator power amplifier),被动锁模光纤激光器获得较低功率脉冲激光输出，然后通过MOPA放大，实现较高脉冲能量与平均功率的激光信号输出。

另外，在光学频率梳的应用中需要光纤激光器具有高重复频率，光纤激光器的高重复频率可以增大梳齿间隔，以此满足频率测量应用的要求；在天文观测中高精度视向速度定标问题、精确距离测量、精密激光雷达等科研、国防领域也需要光纤激光器具有高重复频率。目前，光纤激光器中实现高重复频率的方法主要有三种：主动锁模、谐波锁模和短腔锁模。其中，主动锁模方法需要在谐振腔中增加声光、电光等有源调制器件，因此脉冲宽度会受到电学带宽限制并且系统庞大复杂；谐波锁模需要较大幅度的增大泵浦激光器功率才能获得高重复频率的谐波，由于不是基频工作状态，获得信号的均匀性和稳定性都不是较好；短腔锁模由于谐振腔较短，色散与非线性的作用较小，因此输出脉冲稳定。但短腔由于受到谐振腔腔长的限制，很难实现更高重复频率的激光脉冲信号。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种具有较好的非线性特性、输出功率高的基于MOPA结构的亚THz高功率皮秒光纤激光器。

一种基于MOPA结构的亚THz高功率皮秒光纤激光器，包括皮秒光纤激光器种子源、频率提升部分和放大部分，所述皮秒光纤激光器种子源、所述频率提升部分和所述放大部分之间通过光纤连接；所述皮秒光纤激光器种子源采用线性短腔结构，所述皮秒光纤激光器种子源的输出端连接至所述频率提升部分的输入端，所述频率提升部分由级联的50/50光纤耦合器组成，所述频率提升部分的输出端连接至所述放大部分的输入端，所述放大部分包括两级预放大部分和两级主放大部分；所述皮秒光纤激光器种子源产生高重复频率皮秒脉冲信号，所述频率提升部分将信号提升为亚THz的高重复频率皮秒脉冲信号，再通过两级所述预放大部分和两级所述主放大部分进行功率放大，输出亚THz高重复频率的高功率皮秒脉冲信号。

进一步地，所述皮秒光纤激光器种子源包括依次连接的可饱和吸收体SESAM、第一光纤准直器、掺杂增益光纤、反射式波分复用器、啁啾光纤布拉格光栅和第一光隔离器，所述皮秒光纤激光器种子源还包括第一单模泵浦激光器及所述第一单模泵浦激光器的驱动电路；所述可饱和吸收体SESAM经所述第一光纤准直器连接至所述掺杂增益光纤，所述反射式波分复用器具有两个输入端，分别连接至所述掺杂增益光纤和所述第一单模泵浦激光器的输出端，所述反射式波分复用器的输出端连接至所述啁啾光纤布拉格光栅的输入端，所述啁啾光纤布拉格光栅的输出端连接至所述第一光隔离器的输入端，所述第一光隔离器的输出端连接至所述频率提升部分的输入端；所述反射式波分复用器与所述啁啾光纤布拉格光栅共用一段尾纤，所述尾纤和所述掺杂增益光纤采用短光纤，以缩短所述皮秒光纤激光器种子源的谐振腔的腔长。