高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器

技术特征：
1.高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：包括沿光路依次设置的全光纤锁模振荡器、固体再生放大器、空间光隔离系统、光束整形、固体端面泵浦单程放大器和固体侧面泵浦双棒串接双程放大器；所述全光纤锁模振荡器(1)包括沿光路依次设置的非保偏切趾光纤光栅(8)、第一976nm单模泵浦激光器(9)、第一非保偏波分复用器(10)、第一非保偏单模掺镱增益光纤(11)、第一非保偏光纤分束器(12)、半导体可饱和吸收镜(13)、第二非保偏光纤分束器(14)、第一光纤隔离器(16)，以及第二非保偏光纤分束器(14)的一端尾纤(15)；所述两级光纤放大器(2)包括沿光路依次设置的第二976nm单模泵浦激光器(17)、第二非保偏波分复用器(18)、第二非保偏单模掺镱增益光纤(19)、非保偏带通滤波器(20)、第二光纤隔离器(21)、非保偏单模光纤展宽器(22)、976nm多模泵浦激光器(23)、非保偏光纤合束器(24)、非保偏10/130μm掺镱增益光纤(25)、高功率光纤隔离器(26)，以及带尾纤的光纤准直器(27)；所述固体再生放大器(3)包括沿光路依次设置的第一薄膜偏振片(28)、第一半波片(29)、空间光隔离器(30)、第二薄膜偏振片(31)、第二半波片(32)、第一45
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法拉第旋光器(33)、第三薄膜偏振片(34)、全波片(35)、bbo普克尔盒(36)、第一凸面反射镜(37)、第四薄膜偏振片(38)、第一凹面反射镜(39)、第一0
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高反射镜(40)、第一侧面泵浦nd:yag模块(41)、第二0
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高反射镜(42)、第二凹面反射镜(43)，以及第二凸面反射镜(44)；所述空间光隔离系统(4)包括沿光路依次设置的第三半波片(46)、第五薄膜偏振片(47)、第四半波片(48)、第二45
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法拉第旋光器(49)，以及第六薄膜偏振片(50)；所述光束整形系统(5)包括沿光路依次设置的第一平凹透镜(51)、第一平凸透镜(52)软边光阑(53)、第二平凸透镜(54)、第一真空管(55)第三平凸透镜(56)以及第一凸透镜(57)、第一45
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高反射镜(58)。2.根据权利要求1所述的高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：所述固体端面泵浦单程放大器(6)包括沿光路依次设置的第一1064nm高反、808nm高透透镜(59)、第一耦合透镜(60)、第二耦合透镜(61)、第一808nm半导体泵浦激光器(62)、第一端面泵浦nd:yag模块(63)、第二平凹透镜(64)、第四平凸透镜(65)以及第二45
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高反射镜(66)、第三45
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高反射镜(67)。3.根据权利要求1所述的高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：所述固体侧面泵浦双棒串接双程放大器(7)包括沿光路依次设置第五半波片(68)、第七薄膜偏振片(69)、第六半波片(70)、第三45
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法拉第旋光器(71)、第八薄膜偏振片(72)、第五平凸透镜(73)、第二真空管(74)、第六平凸透镜(75)、第九薄膜偏振片(76)、第二侧面泵浦nd:yag模块(77)、第四45
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高反射镜(78)、第五45
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高反射镜(79)、第七平凸透镜(80)、第四真空管(81)、第八平凸透镜(82)、第三侧面泵浦nd:yag模块(83)、第四45
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法拉第旋光器(84)，以及第三0
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高反射镜(85)。4.根据权利要求1所述的高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：所述全光纤种子源可使用全非保偏器件，或全保偏器件；所述非保偏单模光纤展宽器(22)，用于时域展宽，将脉冲宽度展宽至百皮秒量级，乃至纳秒量级。5.根据权利要求1所述的高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：所述固体再生放大器(3)和所述固体侧面泵浦双棒串接双程放大器(7)，均采用脉冲泵浦的方式，和所述固体端面泵浦单程放大器(6)均工作在千赫兹量级。
6.根据权利要求1所述的高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，其特征在于：所述软边光阑(53)为二元振幅分布，所述固体端面泵浦单程放大器(6)和所述固体侧面泵浦双棒串接双程放大器(7)使用了空间滤波像传递系统。

技术总结
本发明公开了高能量高光束质量的光纤固体混合皮秒激光放大器，旨在解决目前固体激光器在输出高功率的同时，热效应严重，光束质量和稳定性较差的技术问题。该激光放大器包括沿光路依次设置的全光纤种子源、固体再生放大器、空间光隔离系统、光束整形、固体端面泵浦单程放大器和固体侧面泵浦双棒串接双程放大器；采用光纤与固体相结合的放大器结构，具有模式匹配好、热效应小、增益高等诸多优点；固体放大采用侧面泵浦与端面泵浦的方式相结合，能够进一步有效的改善光束质量，提高系统的可输出能量和可聚焦能量，获得高能量、高效率、高光束质量的超短脉冲激光输出，可广泛应用于激光诱导损伤和材料加工，且加工速度快，精度高。精度高。精度高。


技术研发人员：李平雪 刘昊 孟祥昊 李舜 宫朝庆
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.02.27
技术公布日：2022/5/31