具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1与图2，本发明实施例提供一种激光脉冲时域展宽器，包括：

相位延迟组件100，包括第一准直器110、与第一准直器110空间耦合对接的第二准直器120以及设于第一准直器110和第二准直器120之间的相位延迟器130，相位延迟器130用于使光束的相位延迟四分之一波长；

时域展宽光纤200，一端与第二准直器120连接且用于光束的脉冲展宽；以及

法拉第旋转镜300，与时域展宽光纤200的远离第二准直器120的一端连接且用于反射光束；

激光脉冲时域展宽器工作时，入射光束依次经过第一准直器110、相位延迟器130以及第二准直器120后到达时域展宽光纤200并进行第一次时域展宽，得到第一光束；第一光束经法拉第旋转镜300反射后到达时域展宽光纤200并进行第二次时域展宽，得到第二光束；第二光束依次经过第二准直器120、相位延迟器130以及第一准直器110后射出，得到第三光束。入射光束的偏振方向与第三光束的偏振方向呈90°夹角。在该实施例中，相位延迟组件100可以但不限于为四分之一波片。

需要说明的是，光束在进入激光脉冲时域展宽器前为线偏振光，而光束在进入激光脉冲时域展宽器后，需要依次经过第一准直器110、相位延迟器130和第二准直器120，此时，光束的相位延迟四分之一波长，也即光束转化为圆偏振光或者椭圆偏振光；光束在进行第一次时域展宽和第二时域展宽的过程中，光束也始终为圆偏振光或者椭圆偏振光；在进行完第二次时域展宽后，光束需要依次经过第二准直器120、相位延迟器130和第一准直器110，此时，光束的相位再次延迟四分之一波长，也即光束转化为线偏振光，随后，光束从激光脉冲时域展宽器输出。由此可见，采用本发明实施例的激光脉冲时域展宽器对光束进行时域展宽时，光束的偏振态不会改变。

与现有技术相比，本发明实施例的激光脉冲时域展宽器至少具有以下有益效果：

(1)本发明实施例的激光脉冲时域展宽器可以在保持偏振态不变的情况下对光束进行时域展宽；

(2)在对光束进行时域展宽时，光束需要经过时域展宽光纤200两次，因此在达到相同的时域展宽效果的前提下，本发明实施例的时域展宽光纤200更短，故可以有效降低成本，使得本发明实施例的激光脉冲时域展宽器成本低廉；另外，时域展宽光纤200可以为单模的无源非保偏光纤，成本更加低廉，相对于保偏光纤或者啁啾光栅方案都有很大优势。

(3)本发明实施例的激光脉冲时域展宽器的色散量主要由时域展宽光纤200的长度决定，通过调整时域展宽光纤200的长度，可以灵活调节色散量大小。

作为本发明的一个可选实施例，如图1所示，激光脉冲时域展宽器中设有一组相位延迟组件100，激光脉冲时域展宽器还包括环行器400，环行器400具有用于供入射光束进入的第一端口410、与第一准直器110的远离相位延迟器130的一端连接的第二端口420以及用于供第三光束射出的第三端口430。在该实施例中，环行器400的光传输方向为第一端口410入射的光束从第二端口420射出，第二端口420入射的光束从第三端口430射出。

图1所示的激光脉冲时域展宽器的工作过程为：入射光束从环行器400的第一端口410入射，然后从环行器400的第二端口420射出，并依次经过第一准直器110、相位延迟器130以及第二准直器120后到达时域展宽光纤200并进行第一次时域展宽，得到第一光束；第一光束经法拉第旋转镜300反射后到达时域展宽光纤200并进行第二次时域展宽，得到第二光束；第二光束依次经过第二准直器120、相位延迟器130以及第一准直器110后射出，得到第三光束；第三光束从环行器400的第二端口420入射，然后从环行器400的第三端口430射出。

具体地，图1所示的激光脉冲时域展宽器中，环行器400的第一端口410、第二端口420以及第三端口430均设有对应的尾纤，其中，第一端口410的尾纤、第二端口420的尾纤以及第三端口430的尾纤均为保偏光纤，既可以保证入射光束在进行时域展宽前的偏振态，又能保证第三光束从环形器的第三端口430射出的偏振态。具体来说，第一端口410的尾纤、第二端口420的尾纤以及第三端口430的尾纤均包括纤芯和包裹在纤芯外的包层，其中，纤芯的直径范围为6μm～10μm，包层的直径范围为100μm～150μm，例如，纤芯的直径可以为6μm、7μm、8μm、9μm或者10μm，包层的直径可以为125μm。特别地，第一端口410的尾纤的慢轴方向和第三端口430的尾纤的慢轴方向垂直，可以保证光束在脉冲展宽前后在光纤中均沿着同一轴传输。可以理解的是，根据实际情况的选择，纤芯、包层的直径可以作适当调整，本发明在此不做特别限制。

作为本发明的另一个可选实施例，如图2所示，激光脉冲时域展宽器中设有两组相位延迟组件100，激光脉冲时域展宽器还包括环行器400，环行器400具有第一端口410、第二端口420以及第三端口430，第一端口410与其中一组相位延迟组件100的第二准直器120的远离对应的相位延迟器130的一端连接，第二端口420与时域展宽光纤200的远离法拉第旋转镜300的一端连接，第三端口430与另一组相位延迟组件100的第二准直器120的远离对应的相位延迟器130的一端连接。在该实施例中，环行器400的光传输方向为第一端口410入射的光束从第二端口420射出，第二端口420入射的光束从第三端口430射出。

图2所示的激光脉冲时域展宽器的工作过程为：入射光束依次经过第一组相位延迟组件100的第一准直器110、相位延迟器130以及第二准直器120后，从环行器400的第一端口410入射并从环行器400的第二端口420射出；随后入射光束到达时域展宽光纤200并进行第一次时域展宽，得到第一光束；第一光束经法拉第旋转镜300反射后到达时域展宽光纤200并进行第二次时域展宽，得到第二光束；第二光束从环行器400的第二端口420入射并从环行器400的第三端口430射出，然后依次经过第二组相位延迟组件100的第二准直器120、相位延迟器130以及第一准直器110后射出，得到第三光束。

具体地，图2所示的激光脉冲时域展宽器中，环行器400的第一端口410、第二端口420以及第三端口430均设有对应的尾纤，其中，第一端口410的尾纤、第二端口420的尾纤以及第三端口430的尾纤均为非保偏光纤。具体来说，第一端口410的尾纤、第二端口420的尾纤以及第三端口430的尾纤均包括纤芯和包裹在纤芯外的包层，其中，纤芯的直径范围为6μm～10μm，包层的直径范围为100μm～150μm，例如，纤芯的直径可以为6μm、7μm、8μm、9μm或者10μm，包层的直径可以为125μm。特别地，环行器400的第一端口410的尾纤和第三端口430的尾纤长度一致，可以保证光束在非保偏光纤中往返传输的光程一样，从而使得光束的两个正交偏振态在非保偏光纤中传输的总相移差为零。可以理解的是，根据实际情况的选择，纤芯、包层的直径可以作适当调整，本发明在此不做特别限制。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，相位延迟器130的光轴与入射光束的偏振方向呈45°，入射光束依次经过第一准直器110、相位延迟器130以及第二准直器120后到达时域展宽光纤200并进行第一次时域展宽，得到第一光束，上述过程中，入射光束为线偏振光，当入射光束经过相位延迟器130时，线偏振光转化为圆偏振光，由于圆偏振光的两个正交偏振分量Ex和Ey相等，使得入射光束的两个正交偏振态在光纤中往返传输一次后的总相移差为零，实现光束的偏振态对环境不敏感。第一光束经法拉第旋转镜300反射后到达时域展宽光纤200并进行第二次时域展宽，得到第二光束；第二光束依次经过第二准直器120、相位延迟器130以及第一准直器110后射出，得到第三光束。上述过程中，第二光束为圆偏振光，在第二光束经过相位延迟器130时，圆偏振光转化为线偏振光，从而使得第三光束的偏振态与入射光束的偏振态相同，实现光束脉冲展宽前后的偏振态保持不变。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，相位延迟器130能沿垂直于相位延迟器130的光轴的方向旋转，通过旋转相位延迟器130，可以调节相位延迟器130的光轴入射光束的偏振方向的夹角，使得相位延迟器130的光轴与入射光束的偏振方向呈45°。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，时域展宽光纤200可以为单模的无源非保偏光纤，无源非保偏光纤包括纤芯、包裹于纤芯外的包层以及涂覆于包层外的涂覆层，采用单模的无源非保偏光纤作为光脉冲展宽的介质，成本更加低廉，相对于保偏光纤或者啁啾光栅方案都有很大优势。

可选地，本发明实施例的时域展宽光纤200中，纤芯的直径范围为6μm～10μm，包层的直径范围为100μm～150μm，涂覆层的直径范围为220μm～280μm，例如，纤芯的直径可以为6μm、7μm、8μm、9μm或者10μm，包层的直径可以为125μm，涂覆层的直径可以为250μm。可以理解的是，根据实际情况的选择，纤芯、包层和涂覆层的直径可以作适当调整，本发明在此不做特别限制。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，第一准直器110的远离对应的四分之一波片的一端上设有尾纤，第一准直器110的尾纤为保偏光纤；第二准直器120对应的四分之一波片的一端上设有尾纤，第二准直器120的尾纤为非保偏光纤，既可以保证入射光束在进入相位延迟组件100前的偏振态不变，又能保证激光脉冲时域展宽器射出的第三光束的偏振态不变。

具体地，每一组相位延迟组件100中，第一准直器110与第二准直器120同轴设置，且第一准直器110与第二准直器120的工作距离和光斑大小均相等，从而可以提高第一准直器110与第二准直器120之间的耦合效率。在该实施例中，第一准直器110与第二准直器120之间的耦合效率大于等于95％。

具体地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，法拉第旋转镜300包括沿光路依次设置的第三准直器310、法拉第旋转器320以及反射镜330，结合图1至图3，本发明实施例的激光脉冲时域展宽器使用时，首先入射光束依次经过第一准直器110、相位延迟器130以及第二准直器120后到达时域展宽光纤200并进行第一次时域展宽，得到第一光束；然后，第一光束依次经过第三准直器310和法拉第旋转器320后被反射镜330反射；接着，反射镜330反射的第一光束到达时域展宽光纤200并进行第二次时域展宽，得到第二光束；最后，第二光束依次经过第二准直器120、相位延迟器130以及第一准直器110后射出，得到第三光束。

进一步地，如图3所示，本发明实施例的法拉第旋转镜300中，第三准直器310、法拉第旋转器320和反射镜330可以一体化设置，此时，法拉第旋转镜300还包括外壳340，第三准直器310、法拉第旋转器320和反射镜330集成设置于外壳340内部。在该实施例中，外壳340为金属制件，以便于更好地保护第三准直器310、法拉第旋转器320和反射镜330。

可以理解的是，根据实际情况的选择，法拉第旋转镜300的具体结构也可以为其它包含法拉第旋转器的结构，例如，法拉第旋转镜300包括沿光路依次设置的光纤式法拉第旋转器以及光纤布拉格光栅，或者法拉第旋转镜300包括沿光路依次设置的光纤式法拉第旋转器以及光纤萨格纳克干涉仪，本发明在此不做特别限制。

本发明的另一实施例提供了一种激光装置，包括如上所述的激光脉冲时域展宽器，由于本发明实施例的激光装置包括如上所述的激光脉冲时域展宽器，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。