基于偏振分束的光纖式脈沖展寬與壓縮裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于偏振分束的光纖式脈沖展寬與壓縮裝置，該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設于光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接；在激光脈沖束經過偏振分束器分束面時分解為P光和S光時，使兩光分別沿不同路徑傳輸，P光或S光繼續在偏振分束器內傳輸，S光或P光則反射進入光纖傳輸，由于傳輸路徑的不同，兩束光產生一定程度的時延，時延的大小則完全由光纖的長度所確定，在重新經過偏振合束器分束面合束后，就形成了有固定間隔的兩個子脈沖，子脈沖的幅度一般為父脈沖的一半。本實用新型非常容易精確控制展寬量的大小,同時結構簡單，易于裝配、穩定性更好。
【專利說明】基于偏振分束的光纖式脈沖展寬與壓縮裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光器件與【技術領域】，涉及一種基于偏振分束的對脈沖進行分裂和合并的脈沖展寬與壓縮裝置，用來對短脈沖激光進行展寬及壓縮。
【背景技術】
[0002]光纖激光器是繼傳統氣體激光器和固體激光器后的第三代新型激光器，具有結構緊湊、壽命長、免維護、光束質量好、節能環保等優點，其中的脈沖光纖激光器的脈沖窄、峰值功率高、無需水冷等突出優點，可廣泛用于打標、整形、微機械加工和激光醫學等領域，是當今光電信息領域前沿方向之一。
[0003]由于超短激光脈沖的峰值功率很高，直接在光纖中進行脈沖放大容易因非線性效應而誘導非線性頻譜展寬不易壓縮，高峰期功率也會造成增益介質損傷，因此常將脈沖先進行展寬降低峰值功率，再通過增益光纖放大，在輸出時重新將脈沖壓縮進行輸出。常見的脈沖展寬裝置有運用光柵、色散、非線性等裝置對脈沖進行啁啾脈沖展寬，都存在一定的缺點，例如，不易精確控制展寬或壓縮量；光路精確度要求高、復雜，系統不穩定；不易在工業生產中集成化。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基于偏振分束器分束/合束，利用光纖實現延時的脈沖分裂展寬和壓縮的裝置，該裝置非常容易精確控制展寬量的大小，同時結構簡單，易于裝配、穩定性更好。
[0005]實現本實用新型目的的具體技術方案是:
[0006]一種基于偏振分束的光纖式脈沖展寬與壓縮裝置，特點是該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設于光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接。
[0007]所述光纖為單模保偏光纖、多模保偏光纖、大模場保偏光纖或光子晶體保偏光纖。
[0008]所述光纖準直器為任何形式的準直聚焦鏡或準直聚焦組合鏡組。
[0009]所述偏振分束器是:有兩個分束面的雙偏振分束器、由兩個分立的偏振分束器組成的分束器對或者光學膠合的分束器對。
[0010]所述偏振分束器的通光面鍍有相應波段的增透膜或者鍍有相應波段帶通、ASE濾波膜層。
[0011]本實用新型有如下優點:
[0012]I)、由于光纖具有柔性、輕便等特點，相對于傳統的光柵、棱鏡等展寬方式，本實用新型結構簡單，體積小、重量輕、穩定性更好；
[0013]2)、從成本角度來看，本實用新型采用的元件結構簡單、易于制作，裝配簡單，相對于光柵等方式價格非常低廉；
[0014]3)、本實用新型展寬量是由光纖的長度決定，而光纖的長度非常容易控制和調整，因此可以非常容易精確控制展寬量的大小；
[0015]4)、由于本實用新型延時展寬部分采用光纖結構，光纖本身具有濾波作用，同時輸入輸出準直器具有光束整形的作用，可以使合束時兩束光空間模式得到較好的匹配；避免了兩束光在空間傳輸時由于路徑、光程的不同造成合束是空間模式不匹配的問題；
[0016]5)、本實用新型可采用多級級聯的方式，實現更多的分裂脈沖及展寬量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型光路結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型脈沖變化示意圖；
[0019]圖3為本實用新型另一實施例光路結構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型級聯使用示意圖；
[0021]圖5為本實用新型級聯使用時脈沖變化示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型進一步描述。
[0023]本實用新型在激光脈沖束經過偏振分束器分束面時分解為P光和S光時，使兩光分別沿不同路徑傳輸，P光或S光繼續在偏振分束器內傳輸，S光或P光則反射進入光纖傳輸，由于傳輸路徑的不同，兩束光產生一定程度的時延，時延的大小則完全由光纖的長度所確定，在重新經過偏振合束器分束面合束后，就形成了有固定間隔的兩個子脈沖，子脈沖的幅度一般為父脈沖的一半，這種分裂展寬脈沖的方法大大降低了脈沖的峰值功率；而且可以多級級聯，每一級都將前一級的子脈沖再次分裂成兩個子脈沖，k級級聯可將初始脈沖分裂成2k個子脈沖，而脈沖的峰值功率也相應變為l/2k。
[0024]參閱圖1、圖2，當脈沖激光束201通過面111進入雙偏振分束器11后，在第一個分光面112光束會分成P光和S光兩束光，其中P光繼續在分束器內傳輸，S光則偏轉90°率先從面113出射，12為光纖準直器，其作用是將S光聚焦耦合進入光纖13，光纖13為保偏光纖，所述的S光在經過光纖13傳輸后由光纖準直器14變換為準直光束，通過對光纖準直器14的調整使經過光纖13傳輸的這束光仍以S光的形態進入偏振分束器11，在第二個分束面115與P光光束重新合并成一束光從面116出射，由于前述的P光和S光傳輸路徑的不同，產生了一定程度的時延，合并后的光束已經具有兩個分裂脈沖202，如圖2所示，脈沖的幅度大為減小，在時域上則表現為脈沖的展寬。
[0025]由于P光和S光在偏振分束器內的光程基本一致,所以脈沖時延At是由保偏光纖13的長度決定的，關系如下:
[0026]
η X L
At =-
C
[0027]其中η是光纖材料的折射率，L為光纖的長度，C為真空中光的傳輸速度。
[0028]例如，500皮秒的時延需要約1cm的光纖，I納秒的時延則需要20cm的光纖。
[0029]參閱圖3，為本實用新型的另一實施例，與圖1不同的是本實施例對P光進行了延遲；脈沖激光束經由面117進入雙偏振分束器11后，在第一個分光面112光束會分成P光和S光兩束光，S光被反射90°繼續在分束器內傳輸,而P光沿原方向傳輸并從面113出射，并經由光纖準直器12聚焦耦合進入光纖13，所述的P光在經過光纖13傳輸后由光纖準直器14變換為準直光束，通過對光纖準直器14的調整使經過光纖傳輸的這束光仍以P光的形態進入偏振分束器11，在第二個分束面115與S光光束重新合并成一束光再從面117出射；合并后的光束具有兩個分裂脈沖，脈沖的幅度大為減小，在時域上則表現為脈沖的展寬。
[0030]圖4、圖5為本實用新型級聯使用示意圖，偏振分束延時的P光和S光入射到后一級的偏振分束器，其偏振面與P光和S光分別成45度角，P光和S光得在后一級分束/合束裝置中再次分裂成新的P偏振光和S偏振光，經歷各自的時間延時合束，選取不同的保偏光纖長度U、L2、…，k級級聯后，獲得2k個偏振分束脈沖，相互的時域延時由所用保偏光纖的長度確定；實施后脈沖的變化如圖5所示。
[0031]多級偏振分束的脈沖可通過法拉第反射鏡改變為正交的偏振方向，反射回來的光P偏振和S偏振交換，沿相對易的路徑傳播，實現脈沖合束。
【權利要求】
1.一種基于偏振分束的光纖式脈沖展寬與壓縮裝置，其特征在于該裝置包括偏振分束器、光纖準直器和光纖，所述光纖準直器設于光纖兩端，偏振分束器與光纖準直器通過光路連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述光纖為單模保偏光纖、多模保偏光纖、大模場保偏光纖或光子晶體保偏光纖。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述光纖準直器為任何形式的準直聚焦鏡或準直聚焦組合鏡組。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述偏振分束器是:有兩個分束面的雙偏振分束器、由兩個分立的偏振分束器組成的分束器對或者光學膠合的分束器對。
5.根據權利要求1或4所述的裝置，其特征在于所述偏振分束器的通光面鍍有相應波段的增透膜或者鍍有相應波段帶通、ASE濾波膜層。
【文檔編號】H01S3/10GK204012178SQ201420370926
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】曾和平, 郭占華 申請人:上海朗研光電科技有限公司