脉冲压缩放大器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021350942.X (22)申请日 2020.07.10 (73)专利权人 合肥脉锐光电技术有限公司 地址 230000 安徽省合肥市高新区望江西 路800号A-3研发楼202室 (72)发明人 陈国梁周勇王文洲 (74)专利代理机构 合肥律众知识产权代理有限 公司 34147 代理人 丁孝涛 (51)Int.Cl. H01S 3/067(2006.01) H01S 3/08(2006.01) H01S 3/10(2006.01) (54)实用新型名称 脉冲压缩放大器 。

2、(57)摘要 本实用新型涉及光学领域， 具体涉及脉冲压 缩放大器， 包括偏振分光晶体、 旋光镜、 增益光纤 和光纤反射镜， 输入光信号经过偏振分光晶体、 旋光镜输入增益光纤， 增益光纤的输出端设有光 纤反射镜， 光纤反射镜反射的光信号经过增益光 纤、 旋光镜输入偏振分光晶体， 还包括重复压缩 放大机构， 重复压缩放大机构包括与偏振分光晶 体的输出端相连的延时光纤， 延时光纤通过波分 复用器连接光开关， 光开关的输出端连接光放大 器， 光放大器的输出光信号通过色散介质输入波 分复用器； 本实用新型提供的技术方案能够有效 克服现有技术所存在的不能在对脉冲峰值放大 的同时有效压缩脉冲宽度的缺陷。 权。

3、利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 212162323 U 2020.12.15 CN 212162323 U 1.脉冲压缩放大器， 其特征在于： 包括偏振分光晶体、 旋光镜、 增益光纤和光纤反射镜， 输入光信号经过所述偏振分光晶体、 旋光镜输入增益光纤， 所述增益光纤的输出端设有光 纤反射镜， 所述光纤反射镜反射的光信号经过增益光纤、 旋光镜输入偏振分光晶体； 还包括重复压缩放大机构， 所述重复压缩放大机构包括与偏振分光晶体的输出端相连 的延时光纤， 所述延时光纤通过波分复用器连接光开关， 所述光开关的输出端连接光放大 器， 所述光放大器的输出光信号通过色散介质输入波分复用器； 所述光。

4、开关的信号切换时间为延时光纤输出的光信号周期性经过光放大器、 色散介质 后与延时光纤输出的下一个光信号叠加的时间。 2.根据权利要求1所述的脉冲压缩放大器， 其特征在于： 所述旋光镜为45度旋光镜。 3.根据权利要求1所述的脉冲压缩放大器， 其特征在于： 所述增益光纤为保偏增益光 纤。 4.根据权利要求1所述的脉冲压缩放大器， 其特征在于： 所述色散介质为啁啾布拉格光 栅， 所述啁啾布拉格光栅的带宽大于输入光信号的带宽。 5.根据权利要求4所述的脉冲压缩放大器， 其特征在于： 所述色散介质的色散系数为负 值。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212162323 U 2 脉冲压缩放大器 技术领。

5、域 0001 本实用新型涉及光学领域， 具体涉及脉冲压缩放大器。 背景技术 0002 超快强激光技术是当前许多前沿领域的核心技术与驱动力量。 例如， 基于高次谐 波产生的阿秒科学与技术， 激光驱动的电子加速器和用于肿瘤治疗的台式化中子源等。 当 前， 世界主要发达国家和地区纷纷投入巨资发展这一领域， 如欧洲科学家提出的国际相干 放大网络ICAN计划， 欧盟的ELI计划和美国的国家点火装置NIF。 0003 受到上世纪80年代啁啾脉冲放大CPA技术的推动， 当前的大激光装置已经可以输 出能量达到兆焦耳量级， 峰值功率达到拍瓦以上， 聚焦峰值强度达到1022W/cm2这样极端的 量级， 也极大拓展。

6、了人类的想象力。 但是， 另一方面， 受到激光介质增益窄化的影响， 经过放 大后的激光脉冲宽度最短也在20fs以上， 当前拍瓦系统的输出也在30fs左右。 一些强激光 物理过程不仅需要非常高的场强， 也需要非常短的脉宽， 短至仅包含数个光周期。 实用新型内容 0004 (一)解决的技术问题 0005 针对现有技术所存在的上述缺点， 本实用新型提供了脉冲压缩放大器， 能够有效 克服现有技术所存在的不能在对脉冲峰值放大的同时有效压缩脉冲宽度的缺陷。 0006 (二)技术方案 0007 为实现以上目的， 本实用新型通过以下技术方案予以实现： 0008 脉冲压缩放大器， 包括偏振分光晶体、 旋光镜、 。

7、增益光纤和光纤反射镜， 输入光信 号经过所述偏振分光晶体、 旋光镜输入增益光纤， 所述增益光纤的输出端设有光纤反射镜， 所述光纤反射镜反射的光信号经过增益光纤、 旋光镜输入偏振分光晶体； 0009 还包括重复压缩放大机构， 所述重复压缩放大机构包括与偏振分光晶体的输出端 相连的延时光纤， 所述延时光纤通过波分复用器连接光开关， 所述光开关的输出端连接光 放大器， 所述光放大器的输出光信号通过色散介质输入波分复用器； 0010 所述光开关的信号切换时间为延时光纤输出的光信号周期性经过光放大器、 色散 介质后与延时光纤输出的下一个光信号叠加的时间。 0011 优选地， 所述旋光镜为45度旋光镜。 。

8、0012 优选地， 所述增益光纤为保偏增益光纤。 0013 优选地， 所述色散介质为啁啾布拉格光栅， 所述啁啾布拉格光栅的带宽大于输入 光信号的带宽。 0014 优选地， 所述色散介质的色散系数为负值。 0015 (三)有益效果 0016 与现有技术相比， 本实用新型所提供的脉冲压缩放大器， 可以将脉冲的偏振态分 解为两个不同分量， 使得脉冲不同位置的偏振态不同， 利用脉冲不同位置经过偏振分光晶 说明书 1/3 页 3 CN 212162323 U 3 体的透过率不同对脉冲宽度进行有效压缩， 同时借助重复压缩放大机构， 能够将经过数个 周期压缩脉宽后的脉冲与偏振分光晶体输出的脉冲进行叠加， 进。

9、一步提高脉冲宽度的压缩 效果。 附图说明 0017 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提 下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0018 图1为本实用新型结构示意图。 具体实施方式 0019 为使本实用新型实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本实用新 型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 显然， 所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例。

10、， 而不是全部的实施例。 基于本实用新型中的实施 例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于 本实用新型保护的范围。 0020 脉冲压缩放大器， 如图1所示， 包括偏振分光晶体、 旋光镜、 增益光纤和光纤反射 镜， 输入光信号经过偏振分光晶体、 旋光镜输入增益光纤， 增益光纤的输出端设有光纤反射 镜， 光纤反射镜反射的光信号经过增益光纤、 旋光镜输入偏振分光晶体。 0021 Port1输入的激光脉冲是线偏振光， 进入偏振分光晶体， 进入45度旋光镜后， 偏振 方向旋转45度， 再进入保偏增益光纤。 此时， 输入激光的偏振方向和保偏增益光纤的主轴方 向存在。

11、夹角 ， 因此在保偏增益光纤中传输时， 偏振态分解为两个不同的分量， 由于光纤中 的非线性效应， 脉冲不同位置由于激光强度不同， 两个偏振方向会积累不同的非线性相移， 导致脉冲不同位置的偏振态逐渐不同， 从而可以使经过光纤反射镜反射后的脉冲再次经过 偏振分光晶体时不同位置的透过率不同。 0022 在合理参数组合下， 可以使脉冲峰值处的透过率最大： 脉冲峰值在往返经过保偏 增益光纤后， 其分解在两个主轴分量的非线性相移差， 刚好等于2 的整数倍， 从光纤返回的 偏振态再经过45旋光镜， 刚好旋转90度， 因此脉冲峰值在得到光纤放大的同时几乎全部可 以经过偏振分光晶体输出至Port2。 而脉冲前后。

12、沿位置的透过率则较低， 从而实现脉冲峰值 被放大的同时， 脉冲宽度得到压缩。 0023 还包括重复压缩放大机构， 重复压缩放大机构包括与偏振分光晶体的输出端相连 的延时光纤， 延时光纤通过波分复用器连接光开关， 光开关的输出端连接光放大器， 光放大 器的输出光信号通过色散介质输入波分复用器。 0024 偏振分光晶体输出的脉冲进入延时光纤， 并通过波分复用器进入光开关， 此时光 开关的port3端关闭， 脉冲进入光放大器中进行功率放大， 然后进入色散介质， 由色散介质 对脉冲宽度进行压缩， 经过功率放大、 脉宽压缩后的脉冲再次进入波分复用器中。 0025 若此时延时光纤还没有输出下一个光信号时，。

13、 光开关的port3端继续关闭， 脉冲重 复上述过程继续进行周期性功率放大、 脉宽压缩。 当延时光纤输出下一个光信号时， 色散介 说明书 2/3 页 4 CN 212162323 U 4 质输出的脉冲与其在波分复用器中汇集， 并且光开关的port3端打开， 并延时关闭， 经过数 个周期压缩脉宽后的脉冲与延时光纤输出的光信号叠加后从port3端输出。 0026 本申请技术方案中， 延时光纤的长度需要考虑以下因素： 光纤输出的光信号周期 性经过光放大器、 色散介质后应当与延时光纤输出的下一个光信号叠加。 为了实现上述过 程， 可以通过调节延时光纤的长度。 0027 而光开关的信号切换时间为延时光纤。

14、输出的光信号周期性经过光放大器、 色散介 质后与延时光纤输出的下一个光信号叠加的时间。 此处为光开关的信号切换时间， 这样设 置一方面是为了保证延时光纤输出的光信号能够在光放大器、 色散介质中进行周期性功率 放大、 脉宽压缩， 同时又不会错过与延时光纤输出的下一个光信号叠加后的脉冲。 0028 色散介质为啁啾布拉格光栅， 啁啾布拉格光栅的带宽大于输入光信号的带宽。 色 散介质的色散系数为负值， 能够起到对脉宽进行压缩的作用。 0029 本申请技术方案中， 光放大器对脉冲的增益应大于整个系统对脉冲的损耗。 0030 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案， 而非对其限制； 尽管参照前述实 施例对本实用新型进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些 修改或者替换， 并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和 范围。 说明书 3/3 页 5 CN 212162323 U 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 212162323 U 6 。