一種激光器的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種激光器，包括：第一激光支路，包括：第一激光振蕩源，用于產生低重復頻率的第一激光；和窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進行窄帶濾波；第二激光支路，包括：第二激光振蕩源，用于產生高重復頻率的第二激光；光開關，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和第二激光支路之一；以及復合處理支路，連接所述光開關的輸出端，對輸出的激光進行各種處理。根據本申請實施例提供的技術方案，通過引入光開關并在第一激光支路上引入窄帶濾波器，能解決一個激光器既能發射低重復頻率的激光又能發射高重復頻率激光問題，獲得節約成本的效果。
【專利說明】
一種激光器
技術領域
[0001]本申請涉及一種激光發射系統領域。尤其涉及用于發射低重復頻率激光和/或高重復頻率激光的激光器。
【背景技術】
[0002]在高平均功率的光陰極驅動激光系統中，一般需要低重復頻率和高重復頻率兩種光纖激光系統，分別用來針對電子加速器系統診斷和運行，以對應不同運行參數如電子發射度。高重復頻率的激光振蕩源一般使用主動鎖模的皮秒光纖激光，而低重復頻率的振蕩源一般使用常見的自鎖模飛秒光纖激光。由于激光振蕩源參數的差異，一般使用獨立的激光系統，分別使用各自的放大模塊，壓縮模塊和倍頻模塊。如Cornell大學使用的光陰極驅動激光系統，有50MHz低重復頻率和1.3GHz高重復頻率的兩套獨立的激光系統，分別用于調試和運行模式。在不同重復頻率對應不同電子發射度的情形。使用兩套獨立的激光系統，光路比較復雜，需要在在引入光陰極時候進行光路切換。
【實用新型內容】
[0003]鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種適用于低重復頻率和/或高重復頻率的激光器，為了實現上述目的，申請提供一種激光器。
[0004]—種激光器，包括:
[0005]第一激光支路，包括:
[0006]第一激光振蕩源，用于產生低重復頻率的第一激光;和
[0007]窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進行窄帶濾波；
[0008]第二激光支路，包括:
[0009]第二激光振蕩源，用于產生高重復頻率的第二激光；
[0010]光開關，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和第二激光支路之一；以及
[0011]復合處理支路，連接所述光開關的輸出端，對輸出的激光進行各種處理。
[0012]根據本申請實施例提供的技術方案，通過在第一激光支路上引入窄帶濾波器，能夠解決使低重復頻率的第一激光的參數接近高重復頻率激光的參數問題。進一步的，通過光開關的引入，還能解決一個激光器既能發射低重復頻率的激光又能發射高重復頻率激光問題，獲得節約成本的效果。
【附圖說明】
[0013]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0014]圖1示出了根據本申請一實施例的激光器的結構示意圖。
[0015]圖2示出了根據本申請另一實施例的激光器的結構示意圖。
[0016]圖3示出了根據本申請又一實施例的激光器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0019]請參考圖1，示出了根據本申請一實施例的激光器的結構示意圖。
[0020]如圖1所示，本申請提供一種激光器，包括:
[0021]第一激光支路，包括:
[0022]第一激光振蕩源，用于產生低重復頻率的第一激光;和
[0023]窄帶濾波器，連接該第一激光振蕩源，對第一激光進行窄帶濾波；
[0024]第二激光支路，包括:
[0025]第二激光振蕩源，用于產生高重復頻率的第二激光；
[0026]光開關，用于輸入該第一激光支路和該第二激光支路，輸出該第一激光支路和第二激光支路之一；以及
[0027]復合處理支路，連接該光開關的輸出端，對輸出的激光進行各種處理。
[0028]本實施例的目的在于如何將兩套不同重復頻率的激光系統耦合到一起，實現不同重復頻率激光的發射。所述不同重復頻率激光包括低重復頻率激光和高重復頻率激光，兩者的參數差異較大，復合在一起使用時，需要對低重復頻率激光進行特別處理。
[0029]高重復頻率激光光譜比較窄，一般在l-2nm。低重復頻率激光光譜比較寬，在20-30nm，不利于后續的倍頻優化，所以低重復頻率激光需要用窄帶濾波器進行濾波。對低重復頻率激光進行窄帶濾波處理，使其參數接近高重復頻率激光的參數是一個比較適合的選擇。使用窄帶濾波器截取光譜，使低重復頻率激光光譜變窄。
[0030]可選地，第一激光支路還可包括脈沖展寬器，連接窄帶濾波器，用于對經窄帶濾波的第一激光進行脈沖展寬。
[0031 ]低重復頻率激光通過濾波器后，脈沖寬度變小，所以用脈沖展寬器展寬，以避免激光在通過后續的復合處理支路處理時，峰值功率過高，引起非線性效應。
[0032]在一些可選的實現方式中，第一激光支路還包括功率補償光放大器，連接脈沖展寬器，用于對經脈沖展寬的第一激光進行功率補償。
[0033]低重復頻率激光經過上述的窄帶濾波、脈沖展寬后，激光功率損耗極大，加入功率補償放大器補償激光功率損耗。
[0034]在一些可選的實現方式中，第一激光支路還可包括光柵濾波器，連接功率補償光放大器，用于對經功率補償的第一激光進行濾波，消除放大器帶來的自發輻射(ASE)噪聲。
[0035]原因在于低重復頻率激光經放大器后，激光光譜邊帶對比度較低，加入光柵濾波器，以降低放大器帶來的ASE噪聲。
[0036]低重復頻率激光經過上述一系列的處理后，可以跟高重復頻率激光耦合進同一個激光系統。
[0037]請參考圖2、示出了根據本申請另一實施例的激光器的結構示意圖。[〇〇38] 如圖2,本實施例的激光器包括飛秒激光振蕩源10、窄帶濾波器11、脈沖展寬器12、 功率補償放大器13、光柵濾波器14和光開關21，以及皮秒激光振蕩源20和復合處理支路30， 其中，飛秒激光振蕩源10、窄帶濾波器11、脈沖展寬器12、功率補償放大器13、光柵濾波器14 和光開關21依次連接;皮秒激光振蕩源20直接與光開關21連接，兩路激光在光開關21處進行選擇后，其中之一的激光進入后續的復合處理支路30。[〇〇39]復合處理支路30包括:
[0040]放大器31，連接光開關，用于對經光開關輸出的激光進行放大；
[0041]脈沖壓縮器32,連接放大器，用于對經放大器放大的激光進行脈沖壓縮;以及 [〇〇42]倍頻器33,連接脈沖壓縮器，用于對經脈沖壓縮器壓縮的激光進行倍頻。[〇〇43] 一般而言，皮秒激光振蕩源20發出的高重復頻率激光脈沖比較寬，可以直接放大。 [0〇44]可選地，第二激光支路還可包括附加的脈沖展寬器，連接第二激光振蕩源，用于對所述第二激光進行脈沖展寬。
[0045]例如，皮秒激光振蕩源20發出的高重復頻率激光脈沖較窄時，需要增加一個展寬器展寬。
[0046]本實施例的激光器工作原理如下:自鎖模飛秒激光振蕩源10后面用窄帶濾波器11 進行濾波，使其光譜接近皮秒激光。窄帶濾波器11截取光譜，飛秒激光的脈沖寬度將變小， 使用脈沖展寬器12展寬脈沖，避免處理后的飛秒激光在通過后續的放大器31時產生非線性效應。脈沖展寬后加入一級功率補償放大器13來補償激光功率損耗。激光脈沖經過放大器后，激光光譜邊帶對比度較低，加入光柵濾波器14降低放大器帶來的ASE噪聲。經過上述優化后的飛秒激光可跟射頻調制的主動鎖模皮秒激光振蕩源20,耦合進同一激光系統。經過處理后的兩路激光，使用相同的放大器31，脈沖壓縮器32,倍頻器33等進行后續的各種處理。本申請的激光器，大大簡化了激光系統的結構，不需要制作兩套單獨的激光系統。降低了系統成本，也大大降低了系統的復雜性。
[0047]請參考圖3,示出了根據本申請又一實施例的激光器的結構示意圖。[〇〇48]圖3是一個具體實施的例子。一個100MHz脈沖重復頻率的飛秒激光振蕩源301輸出脈沖譜寬為28nm脈沖寬度為5ps的帶有正色散的脈沖。使用窄帶濾波器303截取光譜，使得光譜變為3.8nm，脈沖寬度1.5ps，經過展寬器304展寬后，脈沖寬度變為18ps。再經功率補償放大器補償激光功率損耗，該功率補償放大器由增益光纖305、栗源306和波分復用器307 (WDM)構成。光柵濾波器308用于改善ASE噪聲。飛秒振蕩源經上述優化處理后，與1.3GHZ主動鎖模的皮秒激光振蕩源311輸出的脈沖譜寬為28nm脈沖寬度為5ps的激光耦合進光開關 32,經光開關320的選擇一路激光進入后續的復合處理支路。復合處理支路包括放大器，脈沖壓縮器315和倍頻器316。
[0049]在一些可選的實現方式中，放大器還可包括:
[0050]預放大器，連接所述光開關，用于對經所述光開關輸出的激光進行預放大；以及 [〇〇51] 主放大器314,連接預放大器，用于對經預放大器放大的激光進行高功率放大。 [〇〇52] 預放大器包括光增益光纖317、波分復用器318和激光栗浦319,光增益光纖317的輸入端與光開關320的輸出端連接，光增益光纖317的輸出端與波分復用器318的第一輸入端相連;激光栗浦319與波分復用器318的第二輸入端相連，向波分復用器318提供能量;波分復用器318的輸出端連接至主放大器314。
[0053]在一些可選的實現方式中，主放大器314和預放大器之間還包括準直器312和半波片313，所述準直器312和所述半波片313相連，所述準直器312的輸入端與所述預放大器連接，所述準直器312的輸出端與所述半波片313的輸入端連接，所述半波片313的輸出端連接至所述主放大器314，所述準直器312用于將發散的激光脈沖調整為準直激光脈沖，所述半波片313對經準直器的激光脈沖進行偏振方向的旋轉。
[0054]另外，因濾波器及光放大器等對反射光非常敏感，會導致性能惡化。所以在進入濾波器或放大器進行相應處理之前，經光隔離器302阻止反射光。
[0055]綜上所述，本申請將具有不同重復頻率的兩路激光振蕩源，對其中一路或者兩路進行光參數調整，使得能適合注入后續同一光路。使得系統成本降低，系統結構得到簡化。
[0056]以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。
【主權項】
1.一種激光器，其特征在于，包括:第一激光支路，包括:第一激光振蕩源，用于產生低重復頻率的第一激光;和 窄帶濾波器，連接所述第一激光振蕩源，對第一激光進行窄帶濾波；第二激光支路，包括:第二激光振蕩源，用于產生高重復頻率的第二激光；光開關，用于輸入所述第一激光支路和所述第二激光支路，輸出所述第一激光支路和 第二激光支路之一；以及復合處理支路，連接所述光開關的輸出端，對輸出的激光進行各種處理。2.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:脈沖展寬器，連接所述窄帶濾波器，用于對經所述窄帶濾波的第一激光進行脈沖展寬。3.根據權利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:功率補償光放大器，連接所述脈沖展寬器，用于對經所述脈沖展寬的第一激光進行功 率補償。4.根據權利要求3所述的激光器，其特征在于，所述第一激光支路還包括:光柵濾波器，連接所述功率補償光放大器，用于對經功率補償的第一激光進行濾波，消 除所述功率補償光放大器帶來的自發輻射噪聲。5.根據權利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于，所述復合處理支路包括:放大器，連接所述光開關，用于對經所述光開關輸出的激光進行放大；脈沖壓縮器，連接所述放大器，用于對經所述放大器放大的激光進行脈沖壓縮；以及 倍頻器，連接所述脈沖壓縮器，用于對經所述脈沖壓縮器壓縮的激光進行倍頻。6.根據權利要求5所述的激光器，其特征在于，所述放大器包括:預放大器，連接所述光開關，用于對經所述光開關輸出的激光進行預放大；以及 主放大器，連接所述預放大器，用于對經所述預放大器放大的激光進行高功率放大。7.根據權利要求6所述的激光器，其特征在于，所述預放大器包括光增益光纖、波分復 用器和激光栗浦，所述光增益光纖的輸入端與所述光開關的輸出端連接，所述光增益光纖 的輸出端與所述波分復用器的第一輸入端相連;所述激光栗浦與所述波分復用器的第二輸 入端相連，向所述波分復用器提供能量;所述波分復用器的輸出端連接至所述主放大器。8.根據權利要求6或7所述的激光器，其特征在于，所述主放大器和預放大器之間還包 括準直器和半波片，所述準直器和所述半波片相連，所述準直器的輸入端與所述預放大器 連接，所述準直器的輸出端與所述半波片的輸入端連接，所述半波片的輸出端連接至所述 主放大器，所述準直器用于將發散的激光脈沖調整為準直激光脈沖，所述半波片對經準直 器的激光脈沖進行偏振方向的旋轉。9.根據權利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于，所述第二激光支路還包括:附加的脈沖展寬器，連接所述第二激光振蕩源，用于對所述第二激光進行脈沖展寬。10.根據權利要求1-4任一所述的激光器，其特征在于:所述第一激光振蕩源包括自鎖模飛秒光纖激光振蕩源;和/或所述第二激光振蕩源包 括主動鎖t旲的皮秒激光振湯源。
【文檔編號】H01S3/10GK205646426SQ201620466059
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】徐金強, 孫大睿
【申請人】中國科學院高能物理研究所