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红光奖专栏

光越科技(深圳)有限公司
荣获:激光器件创新贡献奖

来源:激光制造网2021-04-14

高稳定多点复用光纤皮秒种子源

主要用途:该产品可用于工业皮秒激光器的种子源,也可运用于超快光谱学、生物光子学、非线性光学现象的研究等领域。


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产品主要技术指标描述

1)中心波长:1064.3±0.2 nm;2)脉冲宽度:<10 ps;3)脉冲能量:>1 nJ;4)重复频率:20±1 MHz;5)3 dB光谱带宽:<0.4 nm;6)SMSR:>40 dB;7)功率稳定性:<1%;8)同步输出:TTL;9)工作寿命:>40000 h;10)消光比:>23 dB。


产品特点

1) 工作寿命大幅度提升:采用专利保护的腔内偏振及空分多点复用方案,大幅度提升种子源产品的工作寿命,实现种子源产品的连续工作寿命大于40000小时,比通用的单点工作时的工作寿命提升了8倍以上;

2)功率稳定性显著提高:实时监控种子源输出功率,并通过主控芯片和软件PID算法,主动调控输出功率,实现种子源的输出功率稳定性低于1%, 比无主动调控功能的种子源的功率稳定性提升了3倍以上;

3)自愈及自动切换技术:实时监控种子源其它输出性能,并通过主控芯片及软件完成自主诊断及自动切换,实现输出性能稳定、免维护的超长工作寿命种子源产品。

4)全保偏结构系统设计:采用保偏光纤与偏振相关器件搭建系统,保证腔内单一偏振态激光振荡,实现一键开机自锁模,提升系统抗干扰性;

5) 全光纤器件化集成设计:采用优化的结构设计和完善的工艺流程,将锁模核心SESAM片集成为散热良好、性能稳定的高可靠性光纤器件,提升系统可靠性;

6) 色散及滤波控制技术:综合考虑腔内的二阶、高阶色散以及非线性系数,选用合适的色散补偿器件以及滤波器件,控制好腔内的色散及非线性,获得具有优良光谱特性的稳定皮秒短脉冲输出。


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图二 种子源锁模光路原理图


附图说明:图二为光纤皮秒种子源锁模光路原理图,由1空分复用SESAM反射端子、2保偏波分复用器、3稀土掺杂保偏增益光纤、4保偏布拉格光纤光栅构成全光纤的线型谐振腔;由5泵浦源和6泵浦保护器提供激励源;7保偏隔离器尾端为监控端及激光输出。


产品创新

1、技术团队:作为该项目的实施主体的研发团队有博士2名,硕士3名,现已发表相关SCI论文4篇,相关的授权实用新型专利6项,目前处于公开实审的发明专利5项;团队成员主持国家自然科学基金项目1项;作为校企合作研发项目,本项目获得第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛铜奖、第十三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛银奖等奖项。

2、技术来源:自主独立研发。

3、产品创新点:

1)采用SESAM多点位置复用以及自动切换技术大幅度提升工作寿命,实现光纤皮秒种子源的连续工作寿命大于40000小时;

2)内部集成主控芯片及PID算法自洽程序,实时监控种子源输出性能并自主诊断,实现输出功率稳定性小于1%、免维护超长工作寿命种子源产品;

3)优化腔内参数设计及SESAM反饱和吸收特性、抑制调Q不稳定性等方法,最大程度的减缓SESAM的损伤程度、有效提升种子源单脉冲能量大于1 nJ。

 

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图三 空分复用SESAM反射端子


附图说明:图三为聚焦式在线空分复用SESAM反射端子,其中包括空分复用模块1、偏振可变双尾聚焦器2、Savart棱镜3和SESAM片4。通过控制偏振可变双尾聚焦器的入射光偏振方向,偏振方向正交的两束线偏光通过Savart棱镜后,聚焦在SESAM表面的不同位置处,实现信号光斑在SESAM表面的位置切换,可以很便捷的提升单个SESAM片的工作寿命。


市场情况

目前国内及国际同行业的皮秒种子源普遍存在工作寿命较短、单脉冲能量过低及功率稳定性一般等问题:

1)  针对种子源工作寿命较短问题,我司采用专利保护的腔内偏振及空分的多点复用方案,大幅度提升皮秒种子源产品的工作寿命,实现连续工作寿命大于40000小时,比市面上通用皮秒种子源产品工作寿命提升8倍以上;

2)  目前市面上大部分皮秒种子源输出单脉冲能量远低于1 nJ,皮秒激光器后期的选脉冲、功率放大需要较高的单脉冲能量,我司采用优化腔内参数设计及SESAM反饱和吸收特性等方法,有效实现种子源单脉冲能量大于1 nJ;

3)  种子源的功率稳定性直接决定着整个皮秒激光器的功率稳定性,目前市面上皮秒种子源的功率稳定性一般在3%以下,我司采用内部集成主控芯片及PID算法自洽程序使种子源的功率稳定性有效控制在1%以下;

光越科技是一家生产和供应光无源器件为主、具有优良品牌口碑的国家高新技术企业;光纤皮秒种子源内大多数元器件我司都能自产,在性价比、规模化、交付速度、定制化产品以及售后都能有较好的保证。


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