光子晶體光纖的雙通放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用棒狀光子晶體光纖實(shí)現(xiàn)雙通放大的光子晶體光纖的雙通放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]高能飛秒激光具有脈寬窄、峰值功率高、光譜寬度大等優(yōu)點(diǎn)，在超精細(xì)微加工、微光子器件制造、超快非線性光學(xué)、太赫茲產(chǎn)生、納米生物工程、國(guó)防激光武器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在光纖中獲得高能飛秒的激光輸出，一般采用啁啾脈沖放大技術(shù)，但是由于光纖自身結(jié)構(gòu)的限制，其模場(chǎng)直徑比較小，百微焦甚至毫焦的高能超短脈沖在傳播過程中，非線性積累大，易導(dǎo)致最終放大之后的脈沖很難被有效的壓縮得到高信噪比的超短飛秒脈沖。
[0003]光子晶體光纖具有大的模場(chǎng)面積，目前其模場(chǎng)直徑最大可以達(dá)到ΙΟΟμπι左右，且栗浦吸收效率高，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的高增益，具有保偏輸出特性和近衍射極限的光束質(zhì)量輸出，同時(shí)其激光損傷閾值高，是理想的超短脈沖放大的增益介質(zhì)。
[0004]目前比較常見的棒狀光子晶體光纖的放大方式為單通放大器，其基本光路如圖1所示，信號(hào)端，透鏡31將信號(hào)光聚焦耦合進(jìn)入棒狀光子晶體光纖32，經(jīng)過雙色鏡34反射出去。該單通放大器的栗浦端采用后向栗浦，栗浦光透過凸透鏡36和凸透鏡33耦合進(jìn)入棒狀光子晶體光纖，在凸透鏡36和凸透鏡33之間垂直設(shè)置雙色鏡34、35。雙色鏡34、35對(duì)1030nm的信號(hào)光高反，對(duì)976nm的栗浦光高透，雙色鏡34、35垂直放置，一方面作為放大光的隔離，防止放大的激光進(jìn)入栗浦LD激光器，破壞栗浦LD激光器，另一方面作為放大光的導(dǎo)出鏡。這種單通放大器是目前比較成熟的技術(shù)，但是，其主要缺點(diǎn)是不能充分的利用棒狀光纖的放大能力，放大增益較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型提供一種光子晶體光纖的雙通放大器，以有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0006]—種光子晶體光纖的雙通放大器，其包括:沿第一軸同軸依次設(shè)置的半波片(I)、偏振片(2)、第一透鏡(3)、棒狀光子晶體光纖(5)、第二透鏡(6)和第一雙色鏡(9)，以及沿第二軸同軸設(shè)置的四分之一波片或45°旋光器(7)和凹面反射鏡(8)，所述第一軸和所述第二軸相交于所述第一雙色鏡(9)朝向所述棒狀光子晶體光纖(5)的入射面，且所述第一雙色鏡(9)同時(shí)位于所述第二軸；
[0007]栗浦端的栗浦光經(jīng)過所述第一雙色鏡(9)后，被所述第二透鏡(6)聚焦耦合到所述棒狀光子晶體光纖(5)中；
[0008]信號(hào)端的信號(hào)光依次經(jīng)過所述半波片(I)和所述偏振片(2)后，由所述第一透鏡
(3)聚焦耦合至所述棒狀光子晶體光纖(5)并穿過所述棒狀光子晶體光纖(5)，所述信號(hào)光在所述棒狀光子晶體光纖(5)中結(jié)合栗浦光進(jìn)行第一次放大，然后，經(jīng)過一次放大的信號(hào)光通過所述第二透鏡￠)，再經(jīng)過所述第一雙色鏡(9)，并被所述第一雙色鏡(9)反射至所述四分之一波片或45°旋光器(7)，經(jīng)過所述四分之一波片或45°旋光器(7)后，被所述凹面反射鏡(8)原路反射回所述四分之一波片或45°旋光器(7)，再次經(jīng)過所述四分之一波片或45°旋光器(7)后被所述第一雙色鏡(9)反射并再次經(jīng)所述第二透鏡(6)聚焦耦合返回穿過所述棒狀光子晶體光纖(5)，經(jīng)過一次放大的信號(hào)光在所述棒狀光子晶體光纖(5)中結(jié)合栗浦光進(jìn)行第二次放大，之后經(jīng)過二次放大的信號(hào)光再次經(jīng)過所述第一透鏡(3)和所述偏振片(2)，最后被所述偏振片(2)反射輸出。
[0009]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述第一軸和所述第二軸垂直相交。
[0010]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，還包括同軸設(shè)置于所述第一透鏡(3)和所述棒狀光子晶體光纖(5)之間的球面反射鏡(4)，所述球面反射鏡(4)將穿過所述棒狀光子晶體光纖(5)的栗浦光反射回所述棒狀光子晶體光纖(5)中。
[0011]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述球面反射鏡(4)的球面中心位于所述棒狀光子晶體光纖(5)朝向所述偏振片(2)的端面。
[0012]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，還包括同軸設(shè)置于所述第一雙色鏡(9)接收栗浦光的一側(cè)的第二雙色鏡(10)，所述第二雙色鏡(10)和所述第一雙色鏡(9)之間成V型設(shè)置。
[0013]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述第一雙色鏡(9)和所述第二雙色鏡(10)均對(duì)信號(hào)光高反、對(duì)栗浦光高透，且相互之間垂直設(shè)置。
[0014]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，還包括第三透鏡(11)，其同軸設(shè)置于所述第二雙色鏡(10)接收栗浦光的一側(cè)。
[0015]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述第二透鏡￠)、所述第一雙色鏡(9)、所述第二雙色鏡(10)和所述第三透鏡(11)設(shè)置于同一個(gè)鏡筒中。
[0016]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述第一透鏡(3)為平凸透鏡且精密可調(diào)，其凸面朝向所述棒狀光子晶體光纖(5)。
[0017]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，所述偏振片(2)為薄膜偏振片。
[0018]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，信號(hào)光為線偏振光，中心波長(zhǎng)1030nm或1053nm。
[0019]本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式中，栗浦端采用高功率激光，輸出中心波長(zhǎng)976nm的栗浦光。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的光子晶體光纖的雙通放大器充分的利用棒狀光纖的放大能力，使得信號(hào)光兩次通過棒狀光子晶體光纖，提取棒狀光纖中存儲(chǔ)的能量，實(shí)現(xiàn)高能超短脈沖的有效放大，其放大增益高。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為現(xiàn)有棒狀光子晶體光纖的單通放大光路圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的光子晶體光纖的雙通放大器的光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
[0024]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。
[0025]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0026]請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例提供一種光子晶體光纖的雙通放大器，其包括:沿第一軸同軸依次設(shè)置的半波片1、偏振片2、第一透鏡3、棒狀光子晶體光纖5、第二透鏡6和第一雙色鏡9，以及沿第二軸同軸設(shè)置的四分之一波片或45°旋光器7和凹面反射鏡8，所述第一軸和所述第二軸相交于所述第一雙色鏡9朝向所述棒狀光子晶體光纖5的入射面，且所述第一雙色鏡9同時(shí)位于所述第二軸；栗浦端的栗浦光經(jīng)過所述第一雙色鏡9后，被所述第二透鏡6聚焦耦合到所述棒狀光子晶體光纖5中；信號(hào)端的信號(hào)光依次經(jīng)過所述半波片I和所述偏振片2后，由所述第一透鏡3聚焦耦合至所述棒狀光子晶體光纖5并穿過所述棒狀光子晶體光纖5，所述信號(hào)光在所述棒狀光子晶體光纖5中結(jié)合栗浦光進(jìn)行第一次放大，然后，經(jīng)過一次放大的信號(hào)光通過第二透鏡6，再經(jīng)過所述第一雙色鏡9，并被所述第一雙色鏡9反射至所述四分之一波片或45°旋光器7，經(jīng)過所述四分之一波片或45°旋光器7后，被所述凹面反射鏡8原路反射回所述四分之一波片或45°旋光器7，再次經(jīng)過所述四分之一波片或45°旋光器7后被所述第一雙色鏡9反射并再次經(jīng)所述第二透鏡6聚焦耦合返回穿過所述棒狀光子晶體光纖5，經(jīng)過一次放大的信號(hào)光在所述棒狀光子晶體光纖5中結(jié)合栗浦光進(jìn)行第二次放大，之后經(jīng)過二次放大的信號(hào)光再次經(jīng)過第一透鏡3和所述偏振片2，最后被所述偏振片2反射輸出。
[0027]優(yōu)選地，所述第一軸和所述第二軸垂直相交。
[0028]本實(shí)用新型采用保偏棒狀光子晶體光纖5作為放大增益介質(zhì)，可降低光纖系統(tǒng)的非線性積累，使得放大之后的信號(hào)光可以被有效的壓縮，同時(shí)采用偏振片2進(jìn)行偏振控制、配合第一雙色鏡9、四分之一波片或45°旋光器7及凹面反射鏡8有效地實(shí)現(xiàn)了信號(hào)光的雙通放大，獲得了信號(hào)光的最大增益。
[0029]本實(shí)施例中，信號(hào)光為線偏振光，中心波長(zhǎng)1030nm、功率800mW、脈寬600ps、光譜寬度6nm、重頻200KHZ。需要說(shuō)明的是，該組參數(shù)只是本實(shí)施例選用的參數(shù)，在其它場(chǎng)合，波長(zhǎng)也可以是1053nm，功率、脈寬、光譜寬度、重頻可以選擇其它應(yīng)用值。
[0030]本實(shí)施例中，所述半波片I的作用是調(diào)整信號(hào)光的線偏振的振動(dòng)方向，使得信號(hào)光全部透過偏振片2。
[0031]優(yōu)選地，所述偏振片2為薄膜偏振片，其透射特定振動(dòng)方向的線偏振光，反射與該透射方向垂直的振動(dòng)方向的光，用于構(gòu)成雙通放大的光路。
[0032]本實(shí)施例中，所述第一透鏡3聚焦從所述偏振片2透射的信號(hào)光，優(yōu)選地，所述第一透鏡3裝載于精密調(diào)整架中，具有上下左右的精密調(diào)節(jié)功能，使得信號(hào)光可以精確耦合到棒狀光子晶體光纖5中，本實(shí)施例中，為了裝配方便，所述第一透鏡3為平凸透鏡，其凸面朝向所述棒狀光子晶體光纖5，焦距為20mm。在本實(shí)施例中，焦距在17_22mm范圍均可，只是在20mm時(shí)效果最好?？梢岳斫獾氖牵龅谝煌哥R3的聚焦作用可以使信號(hào)光耦合進(jìn)入棒狀光子晶體光纖5，而且在最佳耦合下，可以保證信號(hào)光的大部分能量處在棒狀光子晶體光纖5的纖芯中。
[0033]本實(shí)施例中，所述光子晶體光纖的雙通放大器還包括同軸設(shè)置于所述第一透鏡3和所述棒狀光子晶體光纖5之間的球面反射鏡4，所述球面反射鏡4將穿過所述棒狀光子晶體光纖5的栗浦光反射回所述棒狀光子晶體光纖5。具體地，所述球面反射鏡4的球面中心位于所述棒狀光子晶體光纖5朝向所述偏振片2的端面，由此，從所述棒狀光子晶體光纖5輸出的栗