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专利号: 2022202012681
申请人: 长春工程学院
专利类型:实用新型
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-11-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种最大单脉冲能量可调的飞秒掺镱光纤激光器,其结构有,第二976nm泵浦源(2)的控制输入端与单片机模块(1)的第二UART串口输出端相连,第二976nm泵浦源(2)的光输出端与第二波分复用器(4)的980nm端相连,第二波分复用器(4)的公共端与第二掺镱光纤(3)的一端相连,第二波分复用器(4)的1060nm端与第一1×N光开关(5)的公共端相连,第一

1×N光开关(5)的N个子端口分别通过单模光纤组(6)中的N条不同长度的单模光纤与第二1×N光开关(7)的N个子端口相连,第一1×N光开关(5)和第二1×N光开关(7)的控制输入端均与单片机模块(1)的第一UART串口输出端相连,第二1×N光开关(7)的公共端与第二掺镱光纤(3)的另一端分别接2×2光耦合器(8)一侧的90%端和10%端,2×2光耦合器(8)另一侧的10%端接第二光隔离器(9)的输出端;

其特征在于,结构还有,2×2光耦合器(8)另一侧的90%端与第二可调光滤波器(10)的光输入端相连,第二可调光滤波器(10)的控制输入端与单片机模块(1)的第二USB输出端相连,第二可调光滤波器(10)的光输出端与第一光隔离器(11)的输入端相连,第一光隔离器(11)的输出端与第一掺镱光纤(12)的一端相连,第一掺镱光纤(12)的另一端与第一波分复用器(13)的公共端相连,第一波分复用器(13)的980nm端与第一976nm泵浦源(14)的光输出端相连,第一976nm泵浦源(14)的输出光功率可预设为一固定值,因此其控制输入端无需连接,第一波分复用器(13)的1060nm端与色散延迟线(15)的一端相连,色散延迟线(15)的另一端与光子晶体光纤(16)的一端相连,光子晶体光纤(16)的另一端与50:50光耦合器(17)的输入端相连,50:50光耦合器(17)的一个50%输出端与第一可调光滤波器(18)的光输入端相连,第一可调光滤波器(18)的控制输入端与单片机模块(1)的第一USB输出端相连,第一可调光滤波器(18)的光输出端与第二光隔离器(9)的输入端相连,50:50光耦合器(17)的另一个50%输出端第一10:90光耦合器(19)的输入端相连,第一10:90光耦合器(19)的10%输出端与高速光电转换器(20)的光输入端相连,高速光电转换器(20)的SMA接口输出端与幅度自适应调整电路(21)的SMA接口输入端相连,幅度自适应调整电路(21)的Vadjgain‑OUT输出端与重复频率检测电路(22)的Vfdetect‑IN输入端相连,重复频率检测电路(22)与单片机模块(1)间通过SPI总线相连,重复频率检测电路(22)的Vfdetect‑OUT输出端与重复频率变化率检测电路(23)的Vfvardetect‑IN输入端相连,重复频率变化率检测电路(23)的Vfvardetect‑OUT输出端与单片机模块(1)的A/D输入引脚相连,第一10:90光耦合器(19)的

90%输出端与第二10:90光耦合器(24)的输入端相连,第二10:90光耦合器(24)的10%输出端与激光能量计模块(25)的光输入端相连,激光能量计模块(25)的输出端与单片机模块(1)的UART串口输入端相连,第二10:90光耦合器(24)的90%输出端为飞秒光纤激光器系统的光脉冲输出端;

所述的单模光纤组(6)中单模的长度越长,谐振腔内运行光脉冲的运行模式越接近耗散孤子共振脉冲,对映输出飞秒激光的脉宽越宽、最大单脉冲能量越大;单模光纤组(6)中单模的长度越短,谐振腔内运行光脉冲的运行模式越接近普通耗散孤子,对映输出飞秒激光的脉宽越窄、最大单脉冲能量越小;

所述的幅度自适应调整电路(21)具有如下的电路结构,芯片U1的第2、5引脚COM1端和第10、11、12、14、17引脚COM2端接地,第8引脚IPBS端通过电容C11接地,第9引脚CPBS端通过电容C12接地,第1引脚VPS1端接+5V电源,并通过并联电容C9、电容C10接地,第3引脚INHI端通过电容C1接SMA接口的正极,SMA接口的负极接地,第4引脚INLO端通过接电容C2接地,第

15引脚CPLO端通过电感L2接+5V电源、通过电容C7接地,引脚13的VPS2端接+5V电源,并通过并联电容C5、电容C6接地,第18~22引脚VPS2端和第23引脚ENBL端接芯片U2的第7引脚VPOS端、接+5V电源、并通过并联电容C3、电容C4接地,第16引脚OPHI端通过电感L1接+5V电源、通过电容C8接芯片U3的第6引脚CP端;芯片U2的第1引脚INHI端通过电容C13接芯片U3的第6引脚CP端,第5引脚VOUT端芯片U1的第24引脚GAIN端,第6引脚TADJ端通过电阻R1接地,第8引脚INLO端通过电容C14接地,第4引脚VSET端通过电阻R2接地、并通过电位器W1接+3.3V电源,第3引脚CLPF端通过电容C15接地,第2引脚COMM端接地;芯片U3的第1、4、5、8、9、12、14引脚GND端、第2引脚RP端、第3引脚RN端、第7引脚CN端、第10引脚QN端接地,第13、16引脚VCC端接+3.3V电源、并通过并联电容C17和C18接地,第15引脚VR端通过电容C16接+3.3V电源,第

11引脚QP端作为幅度自适应调整电路(21)的Vadjgain‑OUT输出端;其中,芯片U1型号为ADL 

5331,芯片U2型号为AD8319,芯片U3型号为HMC749;

所述的重复频率检测电路(22)具有如下的电路结构,芯片U4的第21、22引脚N/C端、第

23引脚VTUNE端接运放U5B的第6引脚反相输入端和第7引脚输出端,第24、26引脚N/C端、第

25引脚VCC2端、第27引脚VCC1端接+3.3V电源、并通过并联电容C27和电容C28接地,第18~

20引脚N/C端、第17引脚CEN端接+3.3V电源、通过并联电容C19和电容C20接地、并通过电阻R3接第16引脚DVDD3V端,第15引脚XREEP端通过电容C33接重复频率检测电路(22)的Vfdetect‑IN输入端,第10引脚3VRVDD端接+3.3V电源、并通过电容C34接地,第7引脚VDDLS端通过电容C21接地、接第3引脚VPPCP端、通过并联电容C35和电容C36接地、并通过串联的电感L3和电容C37接地,第5、6引脚N/C端接地,第1引脚AVDD端接+3.3V电源、通过电容C22接第40引脚BIAS端、接第39引脚VCCPD端、接第36引脚VCCPS端、接第35引脚VCCHF端、并通过并联电容C23~电容26接地,第30引脚SEN端、第31引脚SDI端、第32引脚SCK端和第33引脚SDO端接单片机模块(1)的4个通用I/O引脚构成SPI总线用来传输控制数据,第4引脚CP端通过电阻R4接电阻R5和电容C30的一端,电容C30的另一端接运放U5A的第1引脚输出端和第2引脚反相输入端,电阻R5的另一端接运放U5A的第3引脚同相输入端、并通过电容C29接地;运放U5A的第1引脚输出端R6接电阻R7和电容C32的一端,电容C32的另一端接运放U5B的第7引脚输出端和第6引脚反相输入端,电阻R7的另一端接运放U5B的第5引脚同相输入端、并通过电容C31接地;运放U5B的第7引脚输出端作为重复频率检测电路(22)的Vfdetect‑OUT输出端;其中,芯片U4的型号为HMC1033;

所述的重复频率变化率检测电路(23)具有如下的电路结构,运放U6A的第3引脚同相输入端通过电阻R9接地、通过电阻R8接+3.3V电源,第1引脚输出端接第2引脚反相输入端、并通过电阻R11接运放U6B的第5引脚同相输入端;运放U6B的第6引脚反相输入端经串联的电阻R12和电容C38接重复频率变化率检测电路(23)的Vfvardetect‑IN输入端、经串联的电位器W2和电阻R10接第1引脚输出端、经电容C39接第1引脚输出端、并接稳压二极管D1的正极,稳压二极管D1的负极接稳压二极管D2的负极,稳压二极管D2的正极接第1引脚输出端,第1引脚输出端作为重复频率变化率检测电路(23)的Vfvardetect‑OUT输出端。

2.根据权利要求1所述的一种最大单脉冲能量可调的飞秒掺镱光纤激光器,其特征在于,所述的2×2光耦合器(8)的分光比为10:90。