【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光的，尤其涉及一種基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器。
技術介紹
1、2μm波段單頻脈沖激光器具有大氣透過率高、相干性好、低背景噪聲、強co2吸收等特點，在相干激光雷達、差分吸收雷達、環境監測及非線性頻率轉換等領域有著重要的應用。近年來，2μm相干激光雷達廣泛應用于機場風切變探測，保障航空安全，還可以應用于風力發電、精準空投空降等領域。co2差分吸收雷達可以高精度和高分辨率監測大氣中的co2等溫室氣體，有利于實現全球碳平衡，對我國“雙碳”戰略計劃具有重要指導意義。在2μm激光雷達中，2μm單頻光源是核心器件，為了提高雷達系統的探測能力，光源應該具備高能量、高重頻、高頻率穩定性、百納秒脈寬、兆赫茲線寬等特性。
2、傳統的2μm單頻脈沖激光實現方式均以固體注入鎖頻激光器及放大器為主，受限于pzt的機械運動機制，輸出激光重復頻率僅為百赫茲量級，難以實現高重頻輸出。此外，注入鎖頻機制的腔長變化會使激光頻率穩定性變差，影響雷達探測精度，增加隨機誤差。相比之下，直接調制的多級行波放大器不需要控制腔長，頻率穩定性只取決于種子光，大大提高了單頻脈沖激光頻率穩定性，且較易獲得高重頻的單頻脈沖激光，提高雷達系統探測精度和探測能力。2μm全光纖直接調制的單頻脈沖光纖放大器結構緊湊、穩定性高，但受非線性效應受激布里淵散射(sbs)的影響，輸出能量難以提升到mj量級，很難滿足特殊場景的應用需求。
技術實現思路
1、為克服現有技術的缺陷，本專利技術要解決的技術問題是提
2、本專利技術的技術方案是：這種基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其包括：全光纖級聯放大器和固體雙程放大器；全光纖級聯放大器采用低功率連續窄線寬光纖激光器作為種子源，運用聲光調制器將連續光調制為脈沖光，調整輸出脈沖激光的波形、脈寬和重復頻率；調制后的脈沖光采用主振蕩功率放大結構，分別經過保偏光纖預放大器和光纖主放大器進行初步放大；固體泵浦源輸出波長處于固體的最強吸收峰，通過固體雙程放大器進一步放大。
3、本專利技術的有益技術效果如下：
4、1、本專利技術采用光纖固體混合放大的方式，充分利用了光纖的小信號放大能力和固體的能量提取能力。采用大模場、高摻雜、短長度的光纖來抑制受激布里淵散射效應，進行初步放大；固體放大器可避免引入受激布里淵散射效應。最終在高重頻的基礎上，實現大能量的2μm單頻脈沖激光。
5、2、本專利技術創新性的采用多級行波放大方案，輸出單頻脈沖激光的頻率穩定性只取決于窄線寬光纖種子源，相比于注入鎖頻方式，該方式不需要調整激光振蕩器腔長，可實現高頻率穩定性的2μm單頻脈沖激光。
6、3、本專利技術創新性的采用固體雙程放大結構，大大提升了激光放大效率及輸出能量。固體部分僅由放大器組成，提升了效率的同時減少了空間元件的使用，整個激光器系統結構緊湊、性能穩定。
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1.基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：其包括：全光纖級聯放大器和固體雙程放大器；全光纖級聯放大器采用低功率連續窄線寬光纖激光器作為種子源，運用聲光調制器將連續光調制為脈沖光，調整輸出脈沖激光的波形、脈寬和重復頻率；調制后的脈沖光采用主振蕩功率放大結構，分別經過保偏光纖預放大器和光纖主放大器進行初步放大；固體泵浦源輸出波長處于固體的最強吸收峰，通過固體雙程放大器進一步放大。
2.根據權利要求1所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的全光纖級聯放大器包括窄線寬連續光纖種子源(1)，沿激光傳輸方向依次熔接耦合器(2)、聲光調制器(3)、第一光纖隔離器(4)；隨后采用光纖級聯放大結構：第一級預放大器沿激光傳輸方向依次熔接波分復用器(6)、光纖激光器泵浦源(5)的輸出纖與波分復用器(6)的泵浦纖熔接、波分復用器(6)輸出纖依次熔接第一增益光纖(7)、第一帶通濾波器(8)、第二隔離器(9)；進入第二級光纖預放大器后，熔接第一光纖合束器(11)，第一半導體激光器(10)的輸出纖與第一光纖合束器(11)的泵浦纖熔接，第一光
3.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的窄線寬連續光纖種子源是輸出高質量窄線寬線偏振低功率連續光纖的激光器。
4.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的第一增益光纖(7)、第二增益光纖(12)、第三增益光纖(17)、第四增益光纖(22)為摻雜銩、摻雜鈥、或銩鈥共摻的增益光纖。
5.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的輸出端帽(25)為帶尾纖的石英端帽。
6.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：在第一二分之一波片(30)和第二二分之一波片之間設置空間光隔離器(31)。
7.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的第一透鏡(27)、第二透鏡(28)、第三透鏡(29)以及第四透鏡(39)分別對信號光和泵浦光進行光束變換，使兩束光在晶體中的束腰大小及位置一致。
8.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的端泵增益晶體(35)為摻銩、摻鈥、或銩鈥共摻的增益晶體，并且對端泵增益晶體采用雙程放大結構。
9.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的0°反射鏡用于反射信號光，使信號光再次經過增益晶體；0°反射鏡放置在增益晶體產生熱透鏡的焦點處，使得第一次出射的激光以相同的光分布返回到增益晶體中，從而實現雙程高效放大。
10.根據權利要求2所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的全光纖級聯放大器使用全保偏光纖及器件，且固體雙程放大后輸出為線偏振激光。
...【技術特征摘要】
1.基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：其包括：全光纖級聯放大器和固體雙程放大器；全光纖級聯放大器采用低功率連續窄線寬光纖激光器作為種子源，運用聲光調制器將連續光調制為脈沖光，調整輸出脈沖激光的波形、脈寬和重復頻率；調制后的脈沖光采用主振蕩功率放大結構，分別經過保偏光纖預放大器和光纖主放大器進行初步放大；固體泵浦源輸出波長處于固體的最強吸收峰，通過固體雙程放大器進一步放大。
2.根據權利要求1所述的基于單頻脈沖光纖前級的2μm大能量固體雙程放大器，其特征在于：所述的全光纖級聯放大器包括窄線寬連續光纖種子源(1)，沿激光傳輸方向依次熔接耦合器(2)、聲光調制器(3)、第一光纖隔離器(4)；隨后采用光纖級聯放大結構：第一級預放大器沿激光傳輸方向依次熔接波分復用器(6)、光纖激光器泵浦源(5)的輸出纖與波分復用器(6)的泵浦纖熔接、波分復用器(6)輸出纖依次熔接第一增益光纖(7)、第一帶通濾波器(8)、第二隔離器(9)；進入第二級光纖預放大器后，熔接第一光纖合束器(11)，第一半導體激光器(10)的輸出纖與第一光纖合束器(11)的泵浦纖熔接，第一光纖合束器(11)的輸出纖依次熔接第二增益光纖(12)、第二帶通濾波器(13)、第三光纖隔離器(14)；進入第三級光纖預放大器后，熔接第二光纖合束器(15)，第二半導體激光器(16)的輸出纖與第二光纖合束器(15)的泵浦纖熔接，第二光纖合束器(15)的輸出纖依次熔接第三增益光纖(17)、第三帶通濾波器(18)、第四光纖隔離器(19)；進入光纖主放大器熔接第三光纖合束器(20)，第三半導體激光器(21)輸出纖熔接第三光纖合束器(20)的泵浦纖，第三光纖合束器(20)的輸出纖依次熔接第四增益光纖(22)、第四帶通濾波器(23)、第五光纖隔離器(24)，最后熔接帶尾纖的輸出端帽(25)；
3.根據...
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