本技术公开了一种基于GMN光谱整形技术的高峰值功率全光纤飞秒激光系统,属于激光技术及非线性光学领域。包括:全光纤宽带GMN种子源、基于非线性放大环形镜的全光纤化抗增益窄化光谱整形系统、高功率光纤激光放大器和脉冲压缩器;其中包含以下光学器件:泵浦源,波分复用器,增益光纤,2×2光纤耦合器,合束器,滤波器,泵浦剥离器,光栅对压缩器。本发明的一种基于GMN光谱整形技术的高峰值功率全光纤飞秒激光系统在利用GMN技术产生的宽谱光源进一步放大的同时,引入了光谱整形抗增益窄化技术,在保证超短脉冲宽度飞秒激光输出的同时提高了激光系统的输出能量和峰值功率,拓宽了增益管理非线性放大技术的应用前景。
背景技术
飞秒激光以其超短脉冲宽度和超高的峰值功率,在精密制造、生物医疗、国防航天等多个领域展现出其重要的应用价值。特别是对于飞秒光纤激光器,凭借其紧凑的系统设计、优异的光束质量和可靠的环境适应性,推动这些领域取得巨大的进步。
目前,光纤激光器主要依赖锁模技术产生超短脉冲激光。但这种技术直接输出的激光往往峰值功率相对较低,难以满足多样化的应用需求。为了解决这一问题,通常需要通过激光放大器进行功率放大。然而,在放大器中直接放大激光时,会受到自相位调制(SPM)和受激拉曼散射(SRS)等非线性效应的制约,这些非线性效应限制了脉冲峰值功率的提升,并可能导致脉冲质量的降低。为了克服非线性效应的限制,啁啾脉冲放大(CPA)技术成为了提升脉冲峰值功率的常用手段。该技术通过放大前脉冲拉伸可有效减小非线性效应的影响,最终可实现高峰值功率窄脉冲宽度激光输出。但是由于色散失配,以及增益窄化的影响,压缩后的脉冲宽度往往难以达到两百飞秒以下,限制了其应用范围。
近年来,随着激光技术的发展,提出了一种增益管理非线性(GMN)放大技术,该技术通过利用放大过程中的非线性效应能够克服增益窄化的限制,极大地拓宽光谱宽度,可实现脉冲宽度百飞秒以下的激光输出,但由于光纤的非线性特性和损伤阈值的限制,难以实现更高峰值功率的输出。
为了克服这些挑战,本发明提出了一种创新的飞秒激光系统,该系统在利用GMN技术产生的宽谱光源进一步放大的同时,引入了光谱整形抗增益窄化技术,旨在实现百飞秒以下、高能量、高峰值功率的飞秒激光输出,在高精度加工和非线性光学研究领域有广阔的应用前景。
实现思路