吉林大学高博获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生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:CN115912029B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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:202310013634.X,技术领域涉及:H01S3/067;该发明授权一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生系统是由高博;高小童;文红琳;韩颖;吴戈;汝玉星;刘列设计研发完成,并于2023-01-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生系统在说明书摘要公布了:本发明的一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生系统属于光电子设备技术领域,其结构为:种子脉冲源1的输出端与脉宽扩展模块2的输入端相连,脉宽扩展模块2的输出端与能量预放大模块3的输入端相连,能量预放大模块3的输出端与多通道脉冲分割模块4的输入端相连,多通道脉冲分割模块4的输出端与色散管理模块5的输入端相连,色散管理模块5的输出端与能量放大模块6的输入端相连,能量放大模块6的输出端与脉冲相干叠加模块7的输入端相连,脉冲相干叠加模块7的输出端与脉宽压缩模块8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、脉冲类型可切换等优点。
本发明授权一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生系统在权利要求书中公布了:1.一种基于脉宽压缩技术的超短光脉冲产生系统,其结构为:种子脉冲源1的输出端与脉宽扩展模块2的输入端相连,脉宽扩展模块2的输出端与能量预放大模块3的输入端相连,能量预放大模块3的输出端与多通道脉冲分割模块4的输入端相连,多通道脉冲分割模块4的输出端与色散管理模块5的输入端相连,色散管理模块5的输出端与能量放大模块6的输入端相连,能量放大模块6的输出端与脉冲相干叠加模块7的输入端相连,脉冲相干叠加模块7的输出端与脉宽压缩模块8的输入端相连; 所述种子脉冲源1的结构为:第一泵浦源101与第一波分复用器102的980nm端相连,第一波分复用器102的公共端经过第一掺镱光纤103与第一隔离器104输入端相连,第一隔离器104输出端经过色散补偿光纤105与第一半波延迟器106输入端相连,第一半波延迟器106输出端与第一四分之一波延迟器107输入端相连,第一四分之一波延迟器107的输出端与起偏器108相连,起偏器108与第二半波延迟器109输入端相连,第二半波延迟器109的输出端与第三耦合器115的输入端相连,第三耦合器115的90%直接输出端与第二耦合器110的输入端相连,第二耦合器110的90%直接输出端与第二波分复用器111的1060nm端相连,第二波分复用器111的980nm端与第二泵浦源112相连,第二波分复用器111的公共端通过第二掺镱光纤113与第一耦合器114的90%输出端相连,第一耦合器114输入端与第一波分复用器102的1060nm端相连,第三耦合器115的另一输入端与第一光循环器120的端口三相连,第一光循环器120端口一与第四耦合器121输入端相连,第一光循环器120的端口二与第三波分复用器117公共端相连,第三泵浦源116与第三波分复用器117的980nm端相连,第三波分复用器117的1060nm端经第三掺镱光纤118与第二光循环器119的端口二相连,第二光循环器119的端口一与第三耦合器115的10%耦合输出端相连,第二光循环器119端口三与第四耦合器121的80%直接输出端相连,第四耦合器121的另一输入端与第二四分之一波延迟器122的输入端相连,第二四分之一波延迟器122的输出端与以5turnsm扭转的单模光纤123输入端相连,以5turnsm扭转的单模光纤123的输出端经过单模光纤124与第四耦合器121的10%耦合输出端相连,其中第一耦合器114的10%耦合输出端与第三光循环器125端口一相连,第二耦合器110的10%耦合输出端与第三光循环器125端口二相连,第三光循环器125端口三为种子脉冲源的输出; 所述脉宽扩展模块2具有如下的光路结构,光脉冲经第一反射镜201传输至第一光栅202上,第一光栅202将光脉冲传输至第二反射镜203后,反射至第三反射镜204,第三反射镜204将光脉冲反射回第一光栅202,第一光栅202输出的脉冲经第一凸透镜205传输至第四反射镜206后经第一凸透镜205反射回第一光栅202上,光脉冲经第一光栅202传输至第二反射镜203,第二反射镜203反射光脉冲并经第三反射镜204反射后入射至第一光栅202,第一光栅202输出的光脉冲入射至波罗棱镜207并经波罗棱镜207反射回第一光栅202,光脉冲经第一光栅202后再次经第二反射镜203、第三反射镜204、第一光栅202、第一凸透镜205、第四反射镜206,多次反射后回到第一光栅202上,光脉冲经第一光栅202输出; 所述能量预放大模块3具有如下光路结构,光脉冲入射至第二凸透镜301,光脉冲经第二凸透镜301、声光调制器302、第三凸透镜303、第二隔离器304、第一半波片305后入射至第五反射镜306,光脉冲经第五反射镜306反射至第六反射镜307后入射至第四凸透镜308,光脉冲经过第四凸透镜308、第一准直器309、第四掺镱光纤310、第二准直器311、第五凸透镜312后入射至第七反射镜313,第一光电二极管316产生的泵浦光经第三准直器315、第六凸透镜314后,与之前入射到第七反射镜313的光脉冲融合;融合后的光脉冲经第七反射镜313反射至第八反射镜317,第八反射镜317将光脉冲反射至第二半波片318,光脉冲经第二半波片318、第一四分之一波片319、带通滤波器320、第三半波片321后入射至第二光栅325;光脉冲经第二光栅325传输至第三光栅326,第三光栅326将光脉冲传输至第九反射镜327;第九反射镜327将脉冲反射回第三光栅326,光脉冲经第三光栅326传输至第二光栅325;第二光栅325输出的光脉冲传输至第十反射镜322,并由第十反射镜322反射至第四半波片323中,最后经过第一偏振分束器324输出; 所述多通道脉冲分割模块4具有如下的光路结构,光脉冲经第五半波片401入射到第二偏振分束器402的输入端,光脉冲从第二偏振分束器402垂直入射方向的输出端经过第二四分之一波片403传输至第十一反射镜404,第十一反射镜404将光脉冲反射回第二四分之一波片403,第二四分之一波片403再次将光脉冲传输至第二偏振分束器402,同时光脉冲从第二偏振分束器402另一与入射方向垂直的输出端经过第三四分之一波片405传输至第十二反射镜406和第一压电驱动器407后,光脉冲被第十二反射镜406反射回第三四分之一波片405,第三四分之一波片405再次将光脉冲传输回第二偏振分束器402,光脉冲由第二偏振分束器402与入射方向平行的端口输出经第六半波片408传输至第三偏振分束器409,光脉冲从第三偏振分束器409的与入射方向垂直的端口经过第四四分之一波片410传输至第十三反射镜411,第十三反射镜411将光脉冲反射回第四四分之一波片410,第四四分之一波片410再次将光脉冲传输回第三偏振分束器409,同时光脉冲从第三偏振分束器409另一与入射方向垂直的端口经过第五四分之一波片412传输至第十四反射镜413和第二压电驱动器414后,光脉冲被第十四反射镜413反射回第五四分之一波片412,第五四分之一波片412再次将光脉冲传输至第三偏振分束器409,光脉冲由第三偏振分束器409与入射方向平行的输出端输出; 所述色散管理模块5具有如下的光路结构,光脉冲经过第四光栅501反射至第一凹面镜502,第一凹面镜502将光脉冲反射至第十五反射镜503,光脉冲经第十五反射镜503反射至第一凹面镜502后,经第一凹面镜502传输至第四光栅501,光脉冲经第四光栅501后再次经第一凹面镜502、第十五反射镜503传输,多次反射后光脉冲回到第四光栅501,第四光栅501将光脉冲反射至第十六反射镜504,光脉冲经第十六反射镜504传输至第十七反射镜505,经第十七反射镜505传输至第十八反射镜506,经第十八反射镜506传输至第十九反射镜507后,光脉冲依次经过七反射镜进行光谱整形:光脉冲依次经过第二十反射镜508、第二十一反射镜509、第二十二反射镜510、第二十三反射镜511、第二十四反射镜512、第二十五反射镜513、第二十六反射镜514反射后,光脉冲入射至第二十七反射镜515,第二十七反射镜515的输出为色散管理模块的输出; 所述能量放大模块6具有如下的光路结构,光脉冲入射至第一分束器601输入端,从第一分束器601的输出端传输至第二十八反射镜602,光脉冲经第二十八反射镜602反射至第二十九反射镜603后,经第二十九反射镜603反射至第三十反射镜604,第三十反射镜604将光脉冲反射至第三十一反射镜605,光脉冲经第三十一反射镜605反射至第七凸透镜606,光脉冲经过第七凸透镜606、第八凸透镜607、第一双色镜608后,经第一双色镜608透射输出,光脉冲与经第六十五反射镜692反射至第一双色镜608后反射输出的光脉冲融合,融合后的光脉冲经第一双色镜608传输至第一KTiAsO4晶体609,光脉冲经第一KTiAsO4晶体609传输至第二双色镜610,从第二双色镜610反射的短波长光脉冲传输至第三十二反射镜688,从第二双色镜610透射的长波长光脉冲传输至第三双色镜611,经第三双色镜611反射的光脉冲传输至第三十三反射镜689,从第三双色镜611透射的光脉冲入射至第三十四反射镜612,光脉冲经第三十四反射镜612反射至第三十五反射镜613,经第三十五反射镜613反射至第九凸透镜614,经第九凸透镜614传输至第十凸透镜615,经过第十凸透镜615后入射至第三十六反射镜616,光脉冲经第三十六反射镜616反射至第三十七反射镜617,经第三十七反射镜617反射至第三十八反射镜618,经第三十八反射镜618反射至第三十九反射镜619,经第三十九反射镜619传输至第四双色镜620,经第四双色镜620传输至第二KTiAsO4晶体621,光脉冲经第二KTiAsO4晶体621传输至第五双色镜622,从第五双色镜622反射的光脉冲传输至第四十反射镜690,从第五双色镜622透射的光脉冲传输至第六双色镜623,经第六双色镜623反射的光脉冲传输至第四十一反射镜691,从第六双色镜623透射输出的光脉冲入射至第十一凸透镜624,经第十一凸透镜624传输至第十二凸透镜625,经第十二凸透镜625入射至第五光栅627,第五光栅627将光脉冲反射至第六光栅628上,第六光栅628将光脉冲反射至第一屋顶镜629上,光脉冲到达第一屋顶镜629后按输入路线反射回到第五光栅627,第五光栅627将光脉冲传输至第四十二反射镜626,光脉冲经第四十二反射镜626反射至第四十三反射镜630后,经第四十三反射镜630反射至第四十四反射镜631,经第四十四反射镜631反射至第四十五反射镜632,经第四十五反射镜632反射至第四十六反射镜633,经第四十六反射镜633反射至刀口棱镜684,从第一分束器601的另一输出端传输至第四十七反射镜634,光脉冲经第四十七反射镜634反射至第四十八反射镜635后,经第四十八反射镜635反射至第四十九反射镜636,经第四十九反射镜636反射至第五十反射镜637,经第五十反射镜637反射至第五十一反射镜638,光脉冲经第五十一反射镜638反射至第十三凸透镜639,光脉冲经过第十三凸透镜639、第十四凸透镜640后,经第十四凸透镜640入射至第七双色镜641,光脉冲经第七双色镜641透射后,与沿第六十八反射镜693入射至第七双色镜641后反射出的光脉冲融合,融合后的光脉冲经第七双色镜641入射至第三KTiAsO4晶体642,光脉冲经第三KTiAsO4晶体642传输至第八双色镜643,从第八双色镜643反射的光脉冲反射至第五十二反射镜644,从第八双色镜643透射的光脉冲传输至第九双色镜645,经第九双色镜645反射的光脉冲传输至第五十三反射镜646,经第九双色镜645透射的光脉冲入射至第五十四反射镜647,经第五十四反射镜647反射至第五十五反射镜648,经第五十五反射镜648反射至第十五凸透镜649后,光脉冲经过第十五凸透镜649、第十六凸透镜650,入射至第五十六反射镜651,光脉冲经第五十六反射镜651反射至第五十七反射镜652,经第五十七反射镜652反射至第五十八反射镜653,经第五十八反射镜653反射至第五十九反射镜654,经第五十九反射镜654反射至第十双色镜655,经第十双色镜655透射输出,光脉冲与经第六十九反射镜683反射至第十双色镜655后反射输出的光脉冲融合入射至第四KTiAsO4晶体656,光脉冲经第四KTiAsO4晶体656传输至第十一双色镜657,从第十一双色镜657反射的光脉冲传输至第六十反射镜658,从第十一双色镜657透射的光脉冲传输至第十二双色镜659,经第十二双色镜659反射的光脉冲传输至第六十一反射镜660,从第十二双色镜659透射的光脉冲入射至第十七凸透镜661,经第十七凸透镜661传输至第十八凸透镜662,经第十八凸透镜662入射至第七光栅663,第七光栅663将光脉冲反射至第八光栅664上,第八光栅664将光脉冲反射至第二屋顶镜665上,光脉冲到达第二屋顶镜665后按输入路线反射回到第七光栅663,第七光栅663将光脉冲传输至第六十二反射镜666,光脉冲经第六十二反射镜666反射至第六十三反射镜667后,经第六十三反射镜667反射至第六十四反射镜668,经第六十四反射镜668反射至刀口棱镜684,由激光器669泵浦的光脉冲传输至第十三双色镜670,从第十三双色镜670反射的光脉冲经过第七半波片671入射至第一薄膜偏振器672,经第一薄膜偏振器672透射输出的平行偏振光脉冲入射至第六十五反射镜692,光脉冲经第六十五反射镜692反射至第一双色镜608后,经第一薄膜偏振器672反射的垂直偏振光脉冲入射至第二薄膜偏振器673,光脉冲经第二薄膜偏振器673反射后经过第八半波片674、第五掺镱光纤675传输至第六十六反射镜676,光脉冲经第六十六反射镜676反射至第四双色镜620,经第四双色镜620反射的光脉冲与通过第三十九反射镜619入射至第四双色镜620后经第四双色镜620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621,从第十三双色镜670输出的光脉冲经第六十七反射镜677传输至第九半波片678,光脉冲经第九半波片678入射至第三薄膜偏振器679,经第三薄膜偏振器679透射输出的平行偏振光脉冲入射至第六十八反射镜693,光脉冲经第六十八反射镜693反射至第七双色镜641,经第三薄膜偏振器679反射的垂直偏振光脉冲入射至第四薄膜偏振器680,光脉冲经第四薄膜偏振器680反射后经过第十半波片681、第六掺镱光纤682传输至第六十九反射镜683,光脉冲经第六十九反射镜683反射至第十双色镜655,最后入射至刀口棱镜684的两个具有相同能量和脉冲持续时间的光脉冲经刀口棱镜684传输至第七十反射镜685,光脉冲经第七十反射镜685反射至第七十一反射镜686反射至CaF2透镜687,两束光脉冲经CaF2透镜687融合后输出; 所述脉冲相干叠加模块7具有如下光路结构,光脉冲中由第四偏振分束器701垂直入射方向的输出端输出,光脉冲经第七十二反射镜702反射至第七十三反射镜703,经第七十三反射镜703反射至第七十四反射镜704,经第七十四反射镜704反射至第七十五反射镜705,经第七十五反射镜705反射回第四偏振分束器701后,经第四偏振分束器701平行入射方向的输出端输出,光脉冲经第四偏振分束器701输出后经过第十一半波片706传输至第五偏振分束器707,光脉冲沿第五偏振分束器707垂直于入射方向的输出端传输至第七十六反射镜708,光脉冲经第七十六反射镜708反射至第七十七反射镜709,经第七十七反射镜709反射至第七十八反射镜710,经第七十八反射镜710反射至第七十九反射镜711,经第七十九反射镜711反射回第五偏振分束器707,光脉冲经与第五偏振分束器707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707传输至第十二半波片712,经第十二半波片712传输至第六偏振分束器713,最后由第六偏振分束器713输出; 所述脉宽压缩模块8具有如下光路结构,光脉冲经过第二分束器801入射至第三分束器802,经过第三分束器802的光脉冲中部分传输至第八十反射镜803,光脉冲经第八十反射镜803反射后依次经过第八十一反射镜804、第八十二反射镜805、第八十三反射镜806反射,由第八十三反射镜806反射后的光脉冲入射至第九光栅812,第九光栅812将光脉冲反射至第十光栅813,第十光栅813将光脉冲反射至第八十四反射镜814上,光脉冲到达第八十四反射镜814后按输入路线反射回到第九光栅812,第九光栅812将光脉冲传输至第八十五反射镜815,光脉冲经第八十五反射镜815反射至第八十六反射镜817,经第八十六反射镜817入射至第十九凸透镜835,第三分束器802中输出的另一部分光脉冲传输至第八十七反射镜807,光脉冲经第八十七反射镜807反射后依次经过第八十八反射镜808、第八十九反射镜809、第九十反射镜810、第九十一反射镜811,由第九十一反射镜811反射的光脉冲与经第八十三反射镜806反射的光脉冲平行进入第九光栅812,再经第十光栅813、第八十四反射镜814并沿输入路线返回至第九光栅812,光脉冲由第九光栅812传输至第八十五反射镜815,光脉冲经第八十五反射镜815反射至第九十二反射镜816,经第九十二反射镜816入射至第十九凸透镜835,光脉冲由第二分束器801另一输出端传输至第九十三反射镜818,经第九十三反射镜818传输至第四分束器819,光脉冲经过第四分束器819的光脉冲中部分传输至第九十四反射镜820,光脉冲经第九十四反射镜820反射后依次经过第九十五反射镜821、第九十六反射镜822、第九十七反射镜823反射,由第九十七反射镜823反射后的光脉冲入射至第十一光栅829,第十一光栅829将光脉冲反射至第十二光栅830,第十二光栅830将光脉冲反射至第九十八反射镜831上,光脉冲到达第九十八反射镜831后按输入路线反射回到第十一光栅829,第十一光栅829将光脉冲传输至第九十九反射镜832,光脉冲经第九十九反射镜832反射至第一百反射镜834,经第一百反射镜834入射至第十九凸透镜835,第四分束器819中输出的另一部分光脉冲传输至第一百零一反射镜824,光脉冲经第一百零一反射镜824反射后依次经过第一百零二反射镜825、第一百零三反射镜826、第一百零四反射镜827、第一百零五反射镜828,由第一百零五反射镜828反射的光脉冲与经第九十七反射镜823反射的光脉冲平行进入第十一光栅829,再经第十二光栅830、第九十八反射镜831并沿输入路线返回至第十一光栅829,光脉冲由第十一光栅829传输至第九十九反射镜832,光脉冲经第九十九反射镜832反射至第一百零六反射镜833,经第一百零六反射镜833入射至第十九凸透镜835,分别经过第九十二反射镜816、第八十六反射镜817、第一百零六反射镜833、第一百反射镜834的四束光脉冲平行进入第十九凸透镜835,光脉冲经过第十九凸透镜835聚焦后融合,融合的后光脉冲经过第一百零七反射镜836反射至第一百零八反射镜837,光脉冲经第一百零八反射镜837反射至第十三半波片838,经过第十三半波片838入射至第七偏振分束器839,经第七偏振分束器839的沿入射方向平行的输出端输出的光脉冲被传输至第一百零九反射镜840,光脉冲经第一百零九反射镜840反射至第一百一十反射镜841,经第一百一十反射镜841反射至第一百一十一反射镜842反射至第一百一十二反射镜843,经第一百一十二反射镜843反射的光脉冲入射至第二十凸透镜844,光脉冲经过第二十凸透镜844入射至第一百一十三反射镜845,经第一百一十三反射镜845输出的光脉冲通过第十四半波片846传输至第一百一十四反射镜847,光脉冲经第一百一十四反射镜847反射至第二凹面镜849后,经过BBO晶体850入射至第三凹面镜851,经第三凹面镜851反射至第一百一十五反射镜852,而经第七偏振分束器839的与入射方向垂直输出的光脉冲经第一百一十七反射镜857反射后,与经第一百一十五反射镜852反射的光脉冲融合,融合后的光脉冲入射至第五分束器853,经第五分束器853输出的光脉冲入射至第四凹面镜854,光脉冲经第四凹面镜854经过MgO:PPLN晶体855入射至第五凹面镜856,光脉冲经第五凹面镜856反射至第一百一十六反射镜848后,经第一百一十六反射镜848入射至第二凹面镜849,光脉冲传输至第二凹面镜849后再经BBO晶体850、第三凹面镜851、第一百一十五反射镜852、第五分束器853、第四凹面镜854、MgO:PPLN晶体855、第五凹面镜856、第一百一十六反射镜848,多次反射后光脉冲回到第三凹面镜851,光脉冲通过第三凹面镜851透射输出传输至第二十一凸透镜858,第二十一凸透镜858的输出为脉宽压缩模块的输出,最后光脉冲输出。
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