本發明涉及短波長激光器，尤其涉及一種短波長脈沖激光器。

背景技術：

1、目前納秒脈沖短波長激光器有兩種實現方式，主要分為固體方案和光纖方案，其中固體方案由于其結構特性，空間器件更多更復雜，穩定性相對較差，且一般大于100w以上的方案較難實現。

2、另一種光纖方案具有穩定性高和散熱好等優點。而為了實現較高的倍頻效率，對信號光源的光譜寬度一般要求較窄，這與非線性晶體的允許帶寬較小有關，一般基頻光譜越寬，其相位失配度就越大，倍頻效率就越低。

3、因而，目前基于光纖方案實現納秒短波長激光器的方案之一是采用高低反窄帶光柵構成的光纖諧振腔輸出窄帶連續激光后基于外部調制器進行截波產生脈沖光的方式，該方案由于采用窄帶光柵，因連續諧振腔內連續光不穩定，容易產生雜亂自脈沖，導致截波后的脈沖光輸出高低不平脈沖序列波動大，脈沖光不穩定，影響激光器的性能，限制了該類型的脈沖激光器的發展。即諧振腔輸出的窄帶光源具有子脈沖，容易出現子脈沖尖峰的問題，不適于輸出穩定脈沖光。

4、綜上，目前亟需一種適用于產生短波長脈沖的激光器，以解決輸出脈沖光不穩定的技術問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供了一種短波長脈沖激光器，以解決或部分解決現有激光器輸出脈沖光不穩定的技術問題。

2、本發明提出的技術方案如下：

3、本發明第一方面提供了一種短波長脈沖激光器，包括：超熒光光纖光源(super-fluorescent?fibei?source，sfs)，用于輸出光譜寬度范圍為第一寬度范圍的第一激光；窄帶濾波器，用于對第一激光進行窄帶濾波，得到光譜寬度范圍為第二寬度范圍的第二激光，第二寬度范圍小于第一寬度范圍；濾波放大單元，用于對第二激光進行窄帶濾波和功率放大，得到光譜寬度范圍為第三寬度范圍的第三激光，第三寬度范圍小于第二寬度范圍；光調制器，用于對第三激光進行調制，輸出目標脈沖激光；倍頻器件，用于對目標脈沖激光進行倍頻，得到短波長脈沖激光。

4、本發明實施例的短波長脈沖激光器，利用超熒光光纖光源的光譜具有不穩定、隨機的相位關系，導致其光譜內每單位寬度的光譜成分都相應的比普通激光諧振腔所輸出的激光在時域上表現的更穩定，而不會出現由于模式干涉而產生劇烈的子脈沖現象，采用超熒光光纖光源作為脈沖種子光源，通過窄帶濾波器和濾波放大單元依次將超熒光光纖光源輸出的第一激光進行濾波得到光譜寬度依次減小的第二激光和第三激光，再經過光調制器進行脈沖調制輸出具有窄線寬、高邊模抑制比的脈沖激光，最后通過倍頻器件對目標脈沖激光進行倍頻，得到高功率的短波長脈沖激光，本發明可以實現放大后仍能保持較窄的光譜寬度，輸出的短波長脈沖激光穩定，并可實現高達50％-60％的倍頻效率。

5、進一步地，第一寬度范圍為10nm-40nm，第二寬度范圍為1nm-2nm，第三寬度范圍為0.01nm-0.5nm。

6、在該方式中，通過將超熒光光纖光源輸出的10nm-40nm激光第一次調制成1nm-2nm的窄帶光源，第二次調成0.01nm-0.5nm范圍窄帶光源，可以使其經過光調制器進行脈沖調制輸出光譜寬度在0.01nm-0.5nm范圍內具有窄線寬、高邊模抑制比的脈沖種子光，進而可以在放大的過程中可以近可能地抑制非線性光譜展寬，最終在獲得大脈沖能量下還能保持較窄的輸出光譜，使得其非常適合作為非線性頻率轉化的基頻光源，并獲得較高倍頻效率更穩定的激光輸出，提高短脈沖激光的功率和穩定性。

7、進一步地，第一激光的中心波長為1030nm或1064nm。

8、在該方式中，通過將第一激光的中心波長設為1030nm或1064nm，后續進行倍頻后可輸出綠光脈沖，可廣泛應用在各種工業場景。

9、進一步地，超熒光光纖光源包括第一有源光纖、第一波分復用器和第一泵浦源，第一有源光纖的一端設置有預設傾斜角度的防回光端面，第一有源光纖的另一端和波分復用器連接，第一泵浦源用于通過第一波分復用器向第一有源光纖輸入第一泵浦光，波分復用器的輸出端和窄帶濾波器連接。

10、在該方式中，通過在第一有源光纖的一端設置有預設傾斜角度的防回光端面，并利用第一泵浦源輸入第一泵浦光，能夠有效地產生和放大激光，實現了激光的高效輸出。

11、進一步地，超熒光光纖光源還包括第一隔離器，第一隔離器設置在第一波分復用器的輸出端與窄帶濾波器之間。

12、在該方式中，通過增加第一隔離器，能夠減少反向傳播的光，保護激光器的內部組件，提高系統的穩定性和激光輸出的質量。

13、進一步地，濾波放大單元包括光纖環形器、第二有源光纖、第二波分復用器、第二泵浦源和窄帶高反光柵，光纖環形器的第一端和窄帶濾波器連接，光纖環形器的第二端和第二有源光纖的一端連接，第二有源光纖的另一端和波分復用器連接，第二泵浦源用于通過第二波分復用器向第二有源光纖輸入第二泵浦光，窄帶高反光柵用于將第二波分復用器輸出的激光進行窄帶濾波后反射回第二波分復用器，并經過第二波分復用器進入第二有源光纖。

14、在該方式中，通過光纖環形器、第二有源光纖、第二波分復用器、第二泵浦源和窄帶高反光柵的設計，實現了激光的窄帶濾波和功率放大，提高了激光的功率并進一步降低光譜寬度范圍。

15、進一步地，光調制器包括聲光調制器或電光調制器。

16、在該方式中，提供了兩種調制方式的選擇，可以根據不同的應用需求選擇合適的調制器，提高了系統的靈活性。

17、進一步地，短波長脈沖激光器還包括第二隔離器，第二隔離器設置在光調制器和倍頻器件之間。

18、在該方式中，可以進一步隔離了光調制器和倍頻器件之間的光路，減少了光路中的干擾和反射，提高了激光器的穩定性和效率。

19、進一步地，短波長脈沖激光器還包括功率放大器，功率放大器的輸入端和第二隔離器連接，功率放大器的輸出端和倍頻器件連接。

20、在該方式中，通過功率放大器的加入，能夠進一步提升激光的輸出功率，滿足高功率應用的需求，如工業加工、醫療手術等。

21、進一步地，超熒光光纖光源、窄帶濾波器、濾波放大單元、光調制器和倍頻器件均為保偏器件。

22、在該方式中，各個器件均采用保偏器件，可以輸出高峰值、高能量、窄光譜的保偏基頻激光，通過合適的倍頻模塊，可以最高滿足倍頻效率60％的脈沖光輸出。

技術特征：

1.一種短波長脈沖激光器，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述第一寬度范圍為10nm-40nm，所述第二寬度范圍為1nm-2nm，所述第三寬度范圍為0.01nm-0.5nm。

3.根據權利要求2所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述第一激光的中心波長為1030nm或1064nm。

4.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述超熒光光纖光源(11)包括第一有源光纖(112)、第一波分復用器(113)和第一泵浦源(114)，所述第一有源光纖(112)的一端設置有預設傾斜角度的防回光端面(111)，所述第一有源光纖(112)的另一端和所述波分復用器連接，所述第一泵浦源(114)用于通過所述第一波分復用器(113)向所述第一有源光纖(112)輸入第一泵浦光，所述波分復用器的輸出端和所述窄帶濾波器(12)連接。

5.根據權利要求4所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述超熒光光纖光源(11)還包括第一隔離器(115)，所述第一隔離器(115)設置在所復用器的輸出端帶濾波器之間。

6.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述濾波放大單元包括光纖環形器(13)、第二有源光纖(21)、第二波分復用器(22)、第二泵浦源(24)和窄帶高反光柵(23)，所述光纖環形器(13)的第一端和所述窄帶濾波器(12)連接，所述光纖環形器(13)的第二端和所述第二有源光纖(21)的一端連接，所述第二有源光纖(21)的另一端和所述波分復用器連接，所述第二泵浦源(24)用于通過所述第二波分復用器(22)向所述第二有源光纖(21)輸入第二泵浦光，所述窄帶高反光柵(23)用于將所述第二波分復用器(22)輸出的激光進行窄帶濾波后反射回所述第二波分復用器(22)，并經過所述第二波分復用器(22)進入所述第二有源光纖(21)。

7.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述光調制器(14)包括聲光調制器(14)或電光調制器(14)。

8.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，還包括第二隔離器(15)，所述第二隔離器(15)設置在所述光調制器(14)和所述倍頻器件(17)之間。

9.根據權利要求8所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，還包括功率放大器(16)，所述功率放大器(16)的輸入端和所述第二隔離器(15)連接，所述功率放大器(16)的輸出端和所述倍頻器件(17)連接。

10.根據權利要求1所述的短波長脈沖激光器，其特征在于，所述超熒光光纖光源(11)、所述窄帶濾波器(12)、所述濾波放大單元、所述光調制器(14)和所述倍頻器件(17)均為保偏器件。

技術總結
本發明涉及短波長激光器技術領域，公開了一種短波長脈沖激光器，包括：超熒光光纖光源，用于輸出光譜寬度范圍為第一寬度范圍的第一激光；窄帶濾波器，用于對第一激光進行窄帶濾波，得到光譜寬度范圍為第二寬度范圍的第二激光，第二寬度范圍小于第一寬度范圍；濾波放大單元，用于對第二激光進行窄帶濾波和功率放大，得到光譜寬度范圍為第三寬度范圍的第三激光，第三寬度范圍小于第二寬度范圍；光調制器，用于對第三激光進行調制，輸出目標脈沖激光；倍頻器件，用于對目標脈沖激光進行倍頻，得到短波長脈沖激光。本發明可以實現放大后仍能保持較窄的光譜寬度，輸出的短波長脈沖激光穩定，并可實現高達50％?60％的倍頻效率。

技術研發人員：李文嘉,徐良鵬,黃國溪,張帆
受保護的技術使用者：深圳公大激光有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24