CN103296571A - 泵浦环形腔再生放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泵浦环形腔再生放大器，通过第一薄膜偏振片将锁模振荡器发送来的种子光反射给电光磷酸二氘钾晶体，电光磷酸二氘钾晶体在第一次接收到种子光时不加电压直接发送给第二薄膜偏振片，以后对偏振光施加二分之一电压使穿过的垂直偏振光的偏振方向旋转90°，当偏振光的能量达到最大时，结束电压供给，将偏振光输出，并通过第二薄膜偏振片、第一平面反射镜，钇铝石榴石晶体棒、二分之一波片、第二平面反射镜和第三平面反射镜依次对偏振光进行处理，使得再生种子光不会沿种子光传输光路返回，有效提高了再生光的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种泵浦环形腔再生放大器。
背景技术
为了得到更高峰值功率和更大的单脉冲能量，需要对种子光进行光放大，通常采用的放大方式有单通、多通以及再生放大方式。目前再生放大器是一个稳定的谐振腔，能够保证种子光和泵浦光完全共线耦合，增加了放大效率和输出好的光束质量。
目前行业内常采用的再生放大器种子光导入方式和再生光导出方式如图1所示，包括第一偏振片101、二分之一波片102、法拉第隔离器103和第二偏振片104。在再生放大过程中，种子光在再生腔内往返几十次输出后，有一些再生光会返回种子腔，影响了种子光的稳定性。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种泵浦环形腔再生放大器，用以解决现有技术中种子光输出时返回种子腔从而影响种子光的稳定性的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种泵浦环形腔再生放大器，包括：
第一薄膜偏振片，用于将锁模振荡器发送来的垂直偏振的种子光反射给电光磷酸二氘钾晶体，还将所述第三平面反射镜发送来的垂直偏振光发送给所述电光磷酸二氘钾晶体；
所述电光磷酸二氘钾晶体，用于在第一次接收到所述第一薄膜偏振片发送来的垂直偏振的种子光时不加电压直接发送给第二薄膜偏振片，第一次发送完成后施加二分之一电压使穿过的垂直偏振光的偏振方向旋转90°，并将改变偏振方向后的偏振光发送给所述第二薄膜偏振片，当偏振光的能量达到最大时，结束电压供给，将偏振光输出；
所述第二薄膜偏振片，用于将所述电光磷酸二氘钾晶体发送来的水平偏振光输出，将所述电光磷酸二氘钾晶体发送来的垂直偏振光反射给第一平面反射镜，其中，所述第一薄膜偏振片和所述第二薄膜偏振片放置方向相同；
所述第一平面反射镜，用于将所述第二薄膜偏振片发送来的偏振光反射给钇铝石榴石晶体棒；
所述钇铝石榴石晶体棒，用于对所述第一平面反射镜反射来的偏振光进行增益；
二分之一波片，用于将所述钇铝石榴石晶体棒发送来的水平方向偏振光变为垂直方向偏振光，垂直方向偏振光变为水平方向偏振光，并将改变方向后的偏振光发送给第二平面反射镜；
所述第二平面反射镜，用于将所述二分之一波片发送来的偏振光反射给第三平面反射镜；
所述第三平面反射镜，用于将所述第二平面反射镜反射来的偏振光发送给所述第一薄膜偏振片。
优选地，预先根据所述种子光和所述钇铝石榴石晶体棒的增益程度计算偏振光的能量达到最大时偏振光循环的圈数，当达到偏振光的最大能量的循环的圈数后，去掉所述电光磷酸二氘钾晶体电压。
优选地，还包括示波器；
所述示波器，用于实时观察种子光的放大过程，当偏振光的能量达到最大时，去掉所述电光磷酸二氘钾晶体电压。
优选地，所述钇铝石榴石晶体棒的泵浦方式为连续泵浦或脉冲泵浦，当所述钇铝石榴石晶体棒的泵浦方式为连续泵浦时，泵浦电流为20A～30A。
优选地，所述钇铝石榴石晶体棒的直径为Ф3mm～Ф4mm，长度为65mm～75mm。
优选地，所述钇铝石榴石晶体棒的通光面镀有808nm和1064nm双色增透膜。
优选地，所述第一平面反射镜的反射角度为30°～40°。
优选地，所述第二平面反射镜的反射角度为45°。
优选地，所述第三平面反射镜的反射角度为45°。
优选地，所述锁模振荡器是掺铷钒酸钇锁模皮秒振荡器，输出功率为300mw，波长为1064nm，重复频率为91.8MHz，脉冲宽度10ps，单脉冲能量3.3nJ。
本发明有益效果如下：
本发明提供了一种泵浦环形腔再生放大器，使得再生种子光不会沿种子光传输光路返回，有效提高了再生光的稳定性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为现有技术中的再生放大器结构示意图；
图2为本发明实施例的泵浦环形腔再生放大器结构示意图；
图3为本发明实施例的不受再生光影响的稳定种子光波形图；
图4为本发明实施例的输出再生光波形图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。
本发明实施例中的电光磷酸二氘钾晶体202为电光KD*P晶体，钇铝石榴石晶体棒205为Nd:YAG棒。
本发明实施例提供了一种泵浦环形腔再生放大器，参见图2，包括：
第一薄膜偏振片201，用于将锁模振荡器发送来的垂直偏振的种子光反射给电光KD*P晶体202，还将所述第三平面反射镜208发送来的垂直偏振光发送给所述电光KD*P晶体202；
所述电光KD*P晶体202，用于在第一次接收到所述第一薄膜偏振片201发送来的垂直偏振光时不加电压直接发送给第二薄膜偏振片203，第一次发送完成后施加二分之一电压使穿过的垂直偏振光的偏振方向旋转90°，并将改变方向后的偏振光发送给所述第二薄膜偏振片203，当偏振光的能量达到最大时，结束电压供给，将偏振光输出；即控制电光KD*P晶体202上施加的电压，使得当不对该电光KD*P晶体施加电压时相当于平片，种子光穿过时偏振方向不改变，当对该电光KD*P晶体施加二分之一电压时相当于二分之一波片，种子光每穿过一次，偏振方向旋转90°；
所述第二薄膜偏振片203，用于透射水平偏振光，并反射垂直偏振光，其中，所述第一薄膜偏振片201和所述第二薄膜偏振片203放置方向相同；
第一平面反射镜204，用于将所述第二薄膜偏振片203发送来的偏振光反射给Nd:YAG棒205；
所述Nd:YAG棒205通光面镀有808nm和1064nm双色增透膜，对所述第一平面反射镜201反射来的偏振光进行增益；
二分之一波片206，用于将接收到的水平方向偏振光变为垂直方向偏振光，垂直方向偏振光变为水平方向偏振光，并将改变方向后的偏振光发送给第二平面反射镜207；
所述第二平面反射镜207，用于将所述二分之一波片206发送来的偏振光反射给第三平面反射镜208；
所述第三平面反射镜208，用于将所述第二平面反射镜207反射来的偏振光发送给所述第一薄膜偏振片201。
其中本发明实施例预先根据所述种子光和所述Nd:YAG棒205的增益程度计算循环的圈数，当达到偏振光的最大能量的循环的圈数后，去掉所述电光KD*P晶体202电压。
或者，还可以通过示波器实时观察种子光的放大过程，当种子光的能量达到最大时，去掉所述电光KD*P晶体202电压。
本发明实施例中的Nd:YAG棒205的泵浦方式为连续泵浦或脉冲泵浦，当所述Nd:YAG棒205的泵浦方式为连续泵浦时，泵浦电流为20A～30A。
所述Nd:YAG棒205的直径为Ф3mm～Ф4mm，长度为65mm～75mm。
所述Nd:YAG棒，用于通光面镀有808nm和1064nm双色增透膜。
本发明实施例中所述第一平面反射镜201的反射角度为30°～40°；
所述第二平面反射镜的反射角度为45°，所述第三平面反射镜的反射角度为45°。
本发明实施例中所述锁模振荡器是掺铷钒酸钇锁模皮秒振荡器，即Nd:YVO4锁模皮秒振荡器，输出功率为300mw，波长为1064nm，重复频率为91.8MHz，脉冲宽度10ps，单脉冲能量3.3nJ；
其中泵浦环形腔再生放大器的光路走向具体是：
垂直偏振的种子光经过第一薄膜偏振片201反射到未加高电压的电光KD*P晶体202，穿过电光KD*P晶体202后入射到第二薄膜偏振片203，并被第二薄膜偏振片203反射到第一平面反射镜204，然后经第一平面反射镜204反射进入Nd:YAG棒205，通过Nd:YAG棒205后经二分之一波片206，此时垂直偏振的种子光方向旋转90°，变为水平方向的种子光，经第二平面反射镜207和第三平面反射镜208后穿过第一薄膜偏振片201，此时，电光KD*P晶体202已加高压，种子光在第一薄膜偏振片201、第一平面反射镜204、第二平面反射镜207和第三平面反射镜208组成的环形再生放大器中多次振荡，并被放大，直到将电光KD*P晶体202的高电压去掉，放大后的的激光穿过第二薄膜偏振片203输出。
在调试过程中，先挡住种子光，增加加在Nd:YAG棒205的电流，然后调节第一平面反射镜204，实现激光的振荡。在第二平面反射镜207后放置一个光电二极管，把种子光注入到再生放大器中，用示波器观察腔内种子光的逐渐放大过程，在种子光放大到最大时，去掉电光KD*P晶体202上的电压，此时种子脉冲就能从腔内倒出。仔细调节第二平面反射镜和207和第三平面反射镜208，使种子光和再生泵浦光达到模式匹配，从而输出更高能量。
附图3示出的是该实施例中再生放大器工作时，不受再生光影响的稳定光波形图。
附图4所示的是该实施例中输出再生光波形图。在重复频率100Hz，泵浦电流21A时输出最大单脉冲能量2.4mJ的放大激光。
图3和图4可以充分的说明本发明实施例提供的泵浦环形腔再生放大器消除了种子光输出时返回种子腔的问题，从而提高了种子光的稳定性。
根据本发明的其它实施例，其中第一偏振片201、第二偏振片203为偏振选择器件，本领域技术人员可以根据本发明的内容选择其它类型的偏振选择器件。
综上所述，本发明实施例提供了一种泵浦环形腔再生放大器，使得再生种子光不会沿种子光传输光路返回，有效提高了再生光的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，包括：
第一薄膜偏振片，用于将锁模振荡器发送来的垂直偏振的种子光反射给电光磷酸二氘钾晶体，还将所述第三平面反射镜发送来的垂直偏振光发送给所述电光磷酸二氘钾晶体；
所述电光磷酸二氘钾晶体，用于在第一次接收到所述第一薄膜偏振片发送来的垂直偏振的种子光时不加电压直接发送给第二薄膜偏振片，第一次发送完成后施加二分之一电压使穿过的垂直偏振光的偏振方向旋转90°，并将改变偏振方向后的偏振光发送给所述第二薄膜偏振片，当偏振光的能量达到最大时，结束电压供给，将偏振光输出；
所述第二薄膜偏振片，用于将所述电光磷酸二氘钾晶体发送来的水平偏振光输出，将所述电光磷酸二氘钾晶体发送来的垂直偏振光反射给第一平面反射镜，其中，所述第一薄膜偏振片和所述第二薄膜偏振片放置方向相同；
所述第一平面反射镜，用于将所述第二薄膜偏振片发送来的偏振光反射给钇铝石榴石晶体棒；
所述钇铝石榴石晶体棒，用于对所述第一平面反射镜反射来的偏振光进行增益；
二分之一波片，用于将所述钇铝石榴石晶体棒发送来的水平方向偏振光变为垂直方向偏振光，垂直方向偏振光变为水平方向偏振光，并将改变方向后的偏振光发送给第二平面反射镜；
所述第二平面反射镜，用于将所述二分之一波片发送来的偏振光反射给第三平面反射镜；
所述第三平面反射镜，用于将所述第二平面反射镜反射来的偏振光发送给所述第一薄膜偏振片。
2.根据权利要求1所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，
预先根据所述种子光和所述钇铝石榴石晶体棒的增益程度计算偏振光的能量达到最大时偏振光循环的圈数，当达到偏振光的最大能量的循环的圈数后，去掉所述电光磷酸二氘钾晶体电压。
3.根据权利要求1所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，还包括示波器；
所述示波器，用于实时观察种子光的放大过程，当偏振光的能量达到最大时，去掉所述电光磷酸二氘钾晶体电压。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，
所述钇铝石榴石晶体棒的泵浦方式为连续泵浦或脉冲泵浦，当所述钇铝石榴石晶体棒的泵浦方式为连续泵浦时，泵浦电流为20A～30A。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，
所述钇铝石榴石晶体棒的直径为Ф3mm～Ф4mm，长度为65mm～75mm。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述钇铝石榴石晶体棒的通光面镀有808nm和1064nm双色增透膜。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，所述第一平面反射镜的反射角度为30°～40°。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，所述第二平面反射镜的反射角度为45°。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，所述第三平面反射镜的反射角度为45°。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的泵浦环形腔再生放大器，其特征在于，
所述锁模振荡器是掺铷钒酸钇锁模皮秒振荡器，其输出功率为300mw，波长为1064nm，重复频率为91.8MHz，脉冲宽度10ps，单脉冲能量3.3nJ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |