吉林大学刘列获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116031738B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310014059.5,技术领域涉及:H01S3/067;该发明授权一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统是由刘列;文红琳;韩颖;高小童;汝玉星;吴戈;高博设计研发完成,并于2023-01-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统在说明书摘要公布了:本发明的一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统属于光电子设备技术领域,其结构为:种子脉冲源1的输出端与光谱窄化模块2的输入端相连,光谱窄化模块2的输出端与多通道脉冲时域分割模块3的输入端相连,多通道脉冲时域分割模块3的输出端与脉冲整形模块4的输入端相连,脉冲整形模块4的输出端与多通道脉冲相干叠加模块5的输入端相连,多通道脉冲相干叠加模块5的输出端与脉宽光谱整形模块6的输入端相连。本发明具有输出脉冲能量高、功率高、脉宽超短等优点。
本发明授权一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统在权利要求书中公布了:1.一种基于色散调控技术的超短脉冲光纤激光系统,其结构为:种子脉冲源1的输出端与光谱窄化模块2的输入端相连,光谱窄化模块2的输出端与多通道脉冲时域分割模块3的输入端相连,多通道脉冲时域分割模块3的输出端与脉冲整形模块4的输入端相连,脉冲整形模块4的输出端与多通道脉冲相干叠加模块5的输入端相连,多通道脉冲相干叠加模块5的输出端与脉宽光谱整形模块6的输入端相连; 所述种子脉冲源1具有如下结构,泵浦源101与波分复用器102的980nm端相连,波分复用器102的1060nm端通过第一掺镱光纤103与第一准直器104的输入端相连,光脉冲经第一准直器104、第一四分之一波片105、第一半波片106、第一偏振分束器107、第一隔离器108、第二四分之一波片109、第二准直器110、第三准直器111后,光脉冲经第三准直器111入射至第一反射镜112,第一反射镜112将光脉冲反射至第一光栅113上,第一光栅113输出的光脉冲通过第一凸透镜114、第一空间光调制器115、第二凸透镜116后,传输至第二光栅117,第二光栅117将光脉冲反射至第二反射镜118,再反射至第四准直器119;第四准直器119与第一起偏器120的输入端相连,第一起偏器120的输出端通过保偏光纤与第一偏振控制器121的输入端相连,第一偏振控制器121的输出端通过保偏光纤与第二偏振控制器122的输入端相连,第二偏振控制器122的输出端通过保偏光纤与第二起偏器123输入端相连,第二起偏器122输出端与波分复用器102的公共端相连;光脉冲从第一偏振分束器107与入射方向垂直的输出端输出; 所述光谱窄化模块2具有如下的光路结构,光脉冲经第三反射镜201传输至第三光栅202上,第三光栅202将光脉冲传输至第四反射镜203后,反射至第五反射镜204,第五反射镜204将光脉冲反射回第三光栅202,第三光栅202输出的脉冲经第三凸透镜205传输至第六反射镜206后经第三凸透镜205反射回第三光栅202上,光脉冲经第三光栅202传输至第四反射镜203,第四反射镜203反射光脉冲并经第五反射镜204反射后入射至第三光栅202,第三光栅202输出的光脉冲入射至波罗棱镜207并经波罗棱镜207反射回第三光栅202,光脉冲经第三光栅202后按相同的光路再次经第四反射镜203、第五反射镜204、第一光栅202、第三凸透镜205、第六反射镜206、波罗棱镜207,回到第三光栅202上,光脉冲经第三光栅202输出; 所述多通道脉冲时域分割模块3具有如下的光路结构,光脉冲入射至第三凸透镜301,光脉冲经第四凸透镜301、声光调制器302、第五凸透镜303后,经第五凸透镜303入射至第七反射镜304,第一激光二极管321泵浦的光脉冲经过第三半波片322、第七凸透镜323后,从侧面泵浦第一Nd:YVO4晶体305,光脉冲经第七反射镜304反射至第一Nd:YVO4晶体305,光脉冲经第一Nd:YVO4晶体305传输至第八反射镜306,经第八反射镜306反射的光脉冲通过第二隔离器307、第六凸透镜308后入射至第九反射镜309,第九反射镜309反射的光脉冲经过第二半波片310入射至第十反射镜311,光脉冲经第十反射镜311反射至第一Nd:YVO4晶体305,再次经过第一Nd:YVO4晶体305的光脉冲传输至第十一反射镜312,光脉冲经第十一反射镜312传输至第三隔离器313,经第三隔离器313的光脉冲透过第八凸透镜314入射至第十二反射镜315,光脉冲经第十二反射镜315反射至第九凸透镜316,经第九凸透镜316入射至第十三反射镜317,光脉冲经第十三反射镜317反射通过第十凸透镜318和第十一凸透镜319传输至第十四反射镜320,光脉冲经第十四反射镜320反射至第二Nd:YVO4晶体324,第二激光二极管328产生的泵浦光经第四半波片327、第十二凸透镜326后,从侧面泵浦第二Nd:YVO4晶体324,经过第二Nd:YVO4晶体324输出的光脉冲入射至第十五反射镜325,经第十五反射镜325反射至第十六反射镜329,光脉冲经第五半波片330入射到第二偏振分束器331的输入端,光脉冲从第二偏振分束器331垂直入射方向的输出端经过第三四分之一波片332传输至第十七反射镜333,第十七反射镜333将光脉冲反射回第三四分之一波片332,第三四分之一波片332再次将光脉冲传输至第二偏振分束器331,同时光脉冲从第二偏振分束器331另一与入射方向垂直的端口经过第四四分之一波片334传输至第十八反射镜335和第一压电驱动器336后,光脉冲被第十八反射镜335反射回第四四分之一波片334,第四四分之一波片334再次将光脉冲传输回第二偏振分束器331,光脉冲由第二偏振分束器331与入射方向平行的端口输出经第六半波片337传输至第三偏振分束器338,光脉冲从第三偏振分束器338的与入射方向垂直的端口经过第五四分之一波片339传输至第十九反射镜340,第十九反射镜340将光脉冲反射回第五四分之一波片339,第五四分之一波片339再次将光脉冲传输回第三偏振分束器338,同时光脉冲从第三偏振分束器338另一方向与入射方向垂直的端口经过第六四分之一波片341传输至第二十反射镜342和第二压电驱动器343后,光脉冲被第二十反射镜342反射回第六四分之一波片341,第六四分之一波片341再次将光脉冲传输至第三偏振分束器338,光脉冲由第三偏振分束器338与入射方向平行的输出端输出; 所述脉冲整形模块4具有如下的光路结构,光脉冲经过第十三凸透镜401、第十四凸透镜402入射至倾斜啁啾体布拉格光栅408,光脉冲中长波分量从倾斜啁啾体布拉格光栅408背面传输至第二十一反射镜406,经第二十一反射镜406反射后传输至第二空间光调制器407,并从第二空间光调制器407入射至第二十一反射镜406,第二十一反射镜406将光脉冲反射回倾斜啁啾体布拉格光栅408,光脉冲与之前入射至倾斜啁啾体布拉格光栅408后从其前表面反射的短波分量融合经过第七半波片405传输至第一薄膜偏振器404,光脉冲经第一薄膜偏振器404分裂成主光脉冲和拒绝光脉冲,拒绝光脉冲透过第一薄膜偏振器404传输至光束截止器403,主光脉冲经第一薄膜偏振器404反射至楔形分束器409后,经楔形分束器409输出; 所述多通道脉冲相干叠加模块5具有如下的光路结构,光脉冲入射至第一分束器5001输入端,从第一分束器5001的输出端传输至第二十二反射镜5002,光脉冲经第二十二反射镜5002反射至第二十三反射镜5003后,经第二十三反射镜5003反射至第二十四反射镜5004,第二十四反射镜5004将光脉冲反射至第二十五反射镜5005,光脉冲经第二十五反射镜5005反射至第十五凸透镜5006,光脉冲经过第十五凸透镜5006、第十六凸透镜5007、第一双色镜5008后,经第一双色镜5008透射输出,光脉冲与经第五十九反射镜5105反射至第一双色镜5008后反射输出的光脉冲融合,融合后的光脉冲经第一双色镜5008传输至第一KTiAsO4晶体5009,光脉冲经第一KTiAsO4晶体5009传输至第二双色镜5010,从第二双色镜5010反射的短波长光脉冲传输至第二十六反射镜5101,从第二双色镜5010透射的长波长光脉冲传输至第三双色镜5011,经第三双色镜5011反射的光脉冲传输至第二十七反射镜5102,从第三双色镜5011透射的光脉冲入射至第二十八反射镜5012,光脉冲经第二十八反射镜5012反射至第二十九反射镜5013,经第二十九反射镜5013反射至第十七凸透镜5014,经第十七凸透镜5014传输至第十八凸透镜5015,经过第十八凸透镜5015后入射至第三十反射镜5016,光脉冲经第三十反射镜5016反射至第三十一反射镜5017,经第三十一反射镜5017反射至第三十二反射镜5018,经第三十二反射镜5018反射至第三十三反射镜5019,经第三十三反射镜5019传输至第四双色镜5020,经第四双色镜5020传输至第二KTiAsO4晶体5021,光脉冲经第二KTiAsO4晶体5021传输至第五双色镜5022,从第五双色镜5022反射的光脉冲传输至第三十四反射镜5103,从第五双色镜5022透射的光脉冲传输至第六双色镜5023,经第六双色镜5023反射的光脉冲传输至第三十五反射镜5104,从第六双色镜5023透射输出的光脉冲入射至第十九凸透镜5024,经第十九凸透镜5024传输至第二十凸透镜5025,经第二十凸透镜5025入射至第四光栅5027,第四光栅5027将光脉冲反射至第五光栅5028上,第五光栅5028将光脉冲反射至第一屋顶镜5029上,光脉冲到达第一屋顶镜5029后按输入路线反射回到第四光栅5027,第四光栅5027将光脉冲传输至第三十六反射镜5026,光脉冲经第三十六反射镜5026反射至第三十七反射镜5030后,经第三十七反射镜5030反射至第三十八反射镜5031,经第三十八反射镜5031反射至第三十九反射镜5032,经第三十九反射镜5032反射至第四十反射镜5033,经第四十反射镜5033反射至刀口棱镜5084,从第一分束器5001的另一输出端传输至第四十一反射镜5034,光脉冲经第四十一反射镜5034反射至第四十二反射镜5035后,经第四十二反射镜5035反射至第四十三反射镜5036,经第四十三反射镜5036反射至第四十四反射镜5037,经第四十四反射镜5037反射至第四十五反射镜5038,光脉冲经第四十五反射镜5038反射至第二十一凸透镜5039,光脉冲经过第二十一凸透镜5039、第二十二凸透镜5040后,经第二十二凸透镜5040反射至第七双色镜5041,光脉冲经第七双色镜5041透射后,与沿第六十二反射镜5106入射至第七双色镜5041后反射出的光脉冲融合,融合后的光脉冲经第七双色镜5041入射至第三KTiAsO4晶体5042,光脉冲经第三KTiAsO4晶体5042传输至第八双色镜5043,从第八双色镜5043反射的光脉冲反射至第四十六反射镜5044,从第八双色镜5043透射的光脉冲传输至第九双色镜5045,经第九双色镜5045反射的光脉冲传输至第四十七反射镜5046,从第九双色镜5045输出的光脉冲入射至第四十七反射镜5046,经第九双色镜5045透射的光脉冲入射至第四十八反射镜5047,经第四十八反射镜5047反射至第四十九反射镜5048,经第四十九反射镜5048反射至第二十三凸透镜5049后,光脉冲经过第二十三凸透镜5049、第二十四凸透镜5050,入射至第五十反射镜5051,光脉冲经第五十反射镜5051反射至第五十一反射镜5052,经第五十一反射镜5052反射至第五十二反射镜5053,经第五十二反射镜5053反射至第五十三反射镜5054,经第五十三反射镜5054反射至第十双色镜5055,经第十双色镜5055透射输出,光脉冲与经第六十三反射镜5083反射至第十双色镜5055后反射输出的光脉冲融合入射至第四KTiAsO4晶体5056,光脉冲经第四KTiAsO4晶体5056传输至第十一双色镜5057,从第十一双色镜5057反射的光脉冲传输至第五十四反射镜5058,从第十一双色镜5057透射的光脉冲传输至第十二双色镜5059,经第十二双色镜5059反射的光脉冲传输至第五十五反射镜5060,从第十二双色镜5059透射的光脉冲入射至第二十五凸透镜5061,经第二十五凸透镜5061传输至第二十六凸透镜5062,经第二十六凸透镜5062入射至第六光栅5063,第六光栅5063将光脉冲反射至第七光栅5064上,第七光栅5064将光脉冲反射至第二屋顶镜5065上,光脉冲到达第二屋顶镜5066后按输入路线反射回到第六光栅5063,第六光栅5063将光脉冲传输至第五十六反射镜5066,光脉冲经第五十六反射镜5066反射至第五十七反射镜5067后,经第五十七反射镜5067反射至第五十八反射镜5068,经第五十八反射镜5068反射至刀口棱镜5084,由激光器5069泵浦的光脉冲传输至第十三双色镜5070,从第十三双色镜5070反射的光脉冲经过第八半波片5071入射至第二薄膜偏振器5072,经第二薄膜偏振器5072透射输出的平行偏振光脉冲入射至第五十九反射镜5105,光脉冲经第五十九反射镜5105反射至第一双色镜5008,经第二薄膜偏振器5071反射的垂直偏振光脉冲入射至第三薄膜偏振器5073,光脉冲经第三薄膜偏振器5072反射后经过第九半波片5074、第二掺镱光纤5075传输至第六十反射镜5076,光脉冲经第六十反射镜5076反射至第四双色镜5020,经第四双色镜5020反射的光脉冲与通过第三十三反射镜5019入射至第四双色镜5020后经四双色镜5020透射输出的光脉冲融合,融合后的光脉冲入射至第二KTiAsO4晶体5021,从第十三双色镜5070输出的光脉冲经第六十一反射镜5077传输至第十半波片5078,光脉冲经第十半波片5078入射至第四薄膜偏振器5079,经第四薄膜偏振器5079透射输出的平行偏振光脉冲入射至第六十二反射镜5106,光脉冲经第六十二反射镜5106反射至第七双色镜5041,经第四薄膜偏振器5079反射的垂直偏振光脉冲入射至第五薄膜偏振器5080,光脉冲经第五薄膜偏振器5080反射后经过第十一半波片5081、第三掺镱光纤5082传输至第六十三反射镜5083,光脉冲经第六十三反射镜5083反射至第十双色镜5055,最后入射至刀口棱镜5084的两个具有相同能量和脉冲持续时间等特征的光脉冲经刀口棱镜5084传输至第六十四反射镜5085,光脉冲经第六十四反射镜5085反射至第六十五反射镜5086反射至CaF2透镜5087,两束光脉冲经CaF2透镜5087融合,融合后的光脉冲入射至第四偏振分束器5088,光脉冲中由第四偏振分束器5088垂直入射方向的输出端输出,光脉冲经第六十六反射镜5089反射至第六十七反射镜5090,经第六十七反射镜5090反射至第六十八反射镜5091,经第六十八反射镜5091反射至第六十九反射镜5092,经第六十九反射镜5092反射回第四偏振分束器5088后,经第四偏振分束器5088平行入射方向的输出端输出,光脉冲经第四偏振分束器5088输出后经过第十二半波片5093传输至第五偏振分束器5094,光脉冲沿第五偏振分束器5094垂直于入射方向的输出端传输至第七十反射镜5095,光脉冲经第七十反射镜5095反射至第七十一反射镜5096,经第七十一反射镜5096反射至第七十二反射镜5097,经第七十二反射镜5097反射至第七十三反射镜5098,经第七十三反射镜5098反射回第五偏振分束器5094,光脉冲经与第五偏振分束器5094入射方向平行的另一输出端输出,光脉冲经第五偏振分束器5094传输至第十三半波片5099,经第十三半波片5099传输至第六偏振分束器5100,最后由第六偏振分束器5100输出; 所述的脉宽光谱整形模块6具有如下光路结构,光脉冲经过第二分束器601入射至第三分束器602,经过第三分束器602的光脉冲中部分传输至第七十四反射镜603,光脉冲经第七十四反射镜603反射后依次经过第七十五反射镜604、第七十六反射镜605、第七十七反射镜606反射,由第七十七反射镜606反射后的光脉冲入射至第八光栅612,第八光栅612将光脉冲反射至第九光栅613,第九光栅613将光脉冲反射至第七十八反射镜614上,光脉冲到达第七十八反射镜614后按输入路线反射回到第八光栅612,第八光栅612将光脉冲传输至第七十九反射镜615,光脉冲经第七十九反射镜615反射至第七十九反射镜617,经第八十反射镜617入射至第二十七凸透镜635,第三分束器602中输出的另一部分光脉冲传输至第八十一反射镜607,光脉冲经第八十一反射镜607反射后依次经过第八十二反射镜608、第八十三反射镜609、第八十四反射镜610、第八十五反射镜611,由第八十五反射镜611反射的光脉冲与经第七十七反射镜606反射的光脉冲平行进入第八光栅612,按上文所述由第七十七反射镜606入射至第八光栅612的光脉冲的入射路线依次经过第八光栅612、第九光栅613、第七十八反射镜614并沿输入路线返回至第八光栅612,光脉冲由第八光栅612传输至第七十九反射镜615,光脉冲经第七十九反射镜615反射至第八十六反射镜616,经第八十六反射镜616入射至第二十七凸透镜635,光脉冲由第二分束器601另一输出端传输至第八十七反射镜618,经第八十七反射镜618传输至第四分束器619,光脉冲经过第四分束器619的光脉冲中部分传输至第八十八反射镜620,光脉冲经第八十八反射镜620反射后依次经过第八十九反射镜621、第九十反射镜622、第九十一反射镜623反射,由第九十一反射镜623反射后的光脉冲入射至第十光栅629,第十光栅629将光脉冲反射至第十一光栅630,第十一光栅630将光脉冲反射至第九十二反射镜631上,光脉冲到达第九十二反射镜631后按输入路线反射回到第十光栅629,第十光栅629将光脉冲传输至第九十三反射镜632,光脉冲经第九十三反射镜632反射至第九十四反射镜634,经第九十四反射镜634入射至第二十七凸透镜635,第四分束器619中输出的另一部分光脉冲传输至第九十五反射镜624,光脉冲经第九十五反射镜624反射后依次经过第九十六反射镜625、第九十七反射镜626、第九十八反射镜627、第九十九反射镜628,由第一百反射镜628反射的光脉冲与经第九十一反射镜623反射的光脉冲平行进入第十光栅629,按上文所述由第九十一反射镜623入射至第十光栅629的光脉冲的入射路线依次经过第十光栅629、第十一光栅630、第九十二反射镜631并沿输入路线返回至第十光栅629,光脉冲由第十光栅629传输至第九十三反射镜632,光脉冲经第九十三反射镜632反射至第一百反射镜633,经第一百反射镜633入射至第二十七凸透镜635,分别经过第八十六反射镜616、第八十反射镜617、第一百反射镜633、第九十四反射镜634的四束光脉冲平行进入第二十七凸透镜635,光脉冲经过第二十七凸透镜635聚焦后融合,融合的后光脉冲经过第一百零一反射镜636反射至第一百零二反射镜637,第一百零二反射镜637将光脉冲入射至第十四半波片638,光脉冲经过第十四半波片638、第六偏振分束器639、第二十八凸透镜640、第一LBO晶体641、第二十九凸透镜642后入射到第十三双色镜643上,光脉冲经第十三双色镜643反射至第一百零三反射镜644,光脉冲经第一百零三反射镜644反射至第一凹面镜645,经第一凹面镜645通过第二LBO晶体646入射至第二凹面镜647,经第二凹面镜647入射至第一百零四反射镜648,经第一百零四反射镜648反射至第三凹面镜649后,光脉冲经第三凹面镜649输出的光脉冲经过BBO晶体650入射至第四凹面镜651,光脉冲经第四凹面镜651反射至第一百零五反射镜652后,经第一百零五反射镜652入射至第一凹面镜645,光脉冲经第一凹面镜645后按相同的光路再次经过第二LBO晶体646、第二凹面镜647、第一百零四反射镜648、第三凹面镜649、BBO晶体650、第四凹面镜651,光脉冲通过第四凹面镜651透射输出传输至第三十凸透镜653,光脉冲输出。
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