本實用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器。

背景技術(shù)：

高功率脈沖光纖激光器主要是將低功率的脈沖光信號進行后續(xù)的光功率放大。光纖激光器使用單模光纖耦合半導體激光器作為光纖放大器種子源，其輸出光作為放大器的種子光，激光器采用主振蕩功率放大(MOPA)結(jié)構(gòu)以獲得高峰值功率和窄脈寬激光脈沖。由于單模光纖耦合半導體激光器輸出的種子光功率低，單脈沖能量小，至少需要二級或二級以上多級放大才能獲得高輸出功率；同時由于放大光路中存在受激自發(fā)輻射光和非線性光干擾，影響了激光器的效率和性能，并且種子源價格昂貴，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前調(diào)Q激光器存在的問題，本實用新型提供一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器，通過雙聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)脈寬后的脈沖光信號再經(jīng)光纖放大器有效放大，可獲得高功率激光輸出，且激光脈寬可調(diào)，激光器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本較低。

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器，包括用于生成種子脈沖激光的主振蕩器部分和用于將所述種子脈沖激光進行功率放大后輸出的光纖放大器部分，所述主振蕩器部分包括泵浦源、光纖合束器、激光增益介質(zhì)、高反光纖布拉格光柵、第一聲光調(diào)制器AOM、第二聲光調(diào)制器AOM和位于第一聲光調(diào)制器AOM和第二聲光調(diào)制器AOM之間的低反光纖布拉格光柵；所述光纖放大器部分為一級放大器或多級放大器，多級放大器的相鄰放大器之間通過光纖隔離器連接，且最外一級放大器連接一光纖隔離器；每級放大器包括放大器泵浦源組、放大器光纖合束器和放大器激光增益介質(zhì)；還包括控制電路部分，所述控制電路部分包括連接泵浦源并驅(qū)動泵浦源發(fā)光的泵浦源驅(qū)動電路、調(diào)制第一聲光調(diào)制器AOM的開閉狀態(tài)及開關(guān)頻率的第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路、調(diào)制第二聲光調(diào)制器AOM的開閉狀態(tài)及開關(guān)頻率的第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路、分別控制第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路和第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，從而調(diào)制第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器之間的延遲時間的延遲電路、連接放大器泵浦源組并驅(qū)動放大器泵浦源組發(fā)光的放大器泵浦源驅(qū)動電路、分別控制所述泵浦源驅(qū)動電路、延遲電路及放大器泵浦源驅(qū)動電路的控制電路。

進一步的，該脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器的泵浦方式為正向泵浦、反向泵浦或者雙向泵浦，雙向泵浦工作時，激光增益介質(zhì)兩端泵浦源以相同的工作模式工作或不同的工作模式工作，激光增益介質(zhì)兩端的泵浦源同時泵浦摻雜光纖或有延時的泵浦摻雜光纖。

進一步的，所述泵浦源工作在連續(xù)模式或者脈沖模式。

進一步的，所述光纖放大器部分與所述主振蕩器部分之間通過光纖隔離器連接，或者所述主振蕩器部分的低反光纖布拉格光柵與第二聲光調(diào)制器AOM通過光纖隔離器連接。

進一步的，所述激光增益介質(zhì)為單模光纖、雙包層光纖或LMA光子晶體光纖。

進一步的，所述激光增益介質(zhì)為Yb摻雜光纖、Er摻雜光纖、Yb/Er共摻光纖、Tm摻雜光纖和Nd摻雜光纖。

進一步的，所述合束器為側(cè)泵型合束器、端泵型合束器或波分復用器WDM。

進一步的，所述泵浦源的波長范圍為808nm、915nm、940nm、980nm或其他摻雜光纖中激活離子的吸收波長。

進一步的，通過延遲電路調(diào)控第二聲光調(diào)制器驅(qū)動延遲時間為1-500ns。

本實用新型的有益效果是：本實用新型基于線性腔光纖激光器的基礎結(jié)構(gòu)，采用雙聲光調(diào)制器實現(xiàn)了一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器，利用延遲電路調(diào)控兩個聲光調(diào)制器的延遲時間，其中第一聲光調(diào)制器作為線性脈沖調(diào)Q光纖激光器的開關(guān)器件，調(diào)Q光纖激光器輸出高功率寬脈沖激光；第二聲光調(diào)制器作為光開關(guān)實現(xiàn)對輸出激光脈沖裁剪削波，控制第二聲光調(diào)制器的延時時間，可獲得脈寬可調(diào)的激光輸出。這樣經(jīng)過雙聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)脈寬后的脈沖光信號再經(jīng)光纖放大器有效放大，可獲得高功率激光輸出，且激光脈寬可調(diào)，激光器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本較低。優(yōu)選的，引入第二聲光調(diào)制器，通過延遲電路調(diào)控第二聲光調(diào)制器驅(qū)動延遲時間1-500ns，最長延遲時間包括但不限于500ns；第二聲光調(diào)制器對諧振腔產(chǎn)生的脈沖激光進行削波，脈寬變窄，脈沖寬度1～500ns，包括但不限于500ns。得到的可調(diào)脈寬激光經(jīng)過光纖隔離器后，被光纖放大器有效放大，最后經(jīng)過光纖隔離器輸出。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例2脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例3脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅在于更好理解本實用新型的內(nèi)容而非限制本實用新型的保護范圍。

實施例1

實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器100，包括用于生成種子脈沖激光的主振蕩器部分和用于將所述種子脈沖激光進行功率放大后輸出的光纖放大器部分，所述主振蕩器部分包括泵浦源12、光纖合束器13、激光增益介質(zhì)14、高反光纖布拉格光柵15、第一聲光調(diào)制器AOM 18、第二聲光調(diào)制器AOM 21和位于第一聲光調(diào)制器AOM和第二聲光調(diào)制器AOM之間的低反光纖布拉格光柵19；所述光纖放大器部分24為一級放大器或多級放大器，多級放大器的相鄰放大器之間通過光纖隔離器連接，且最外一級放大器連接一光纖隔離器；每級放大器包括放大器泵浦源組241、放大器光纖合束器242和放大器激光增益介質(zhì)243；還包括控制電路部分，所述控制電路部分包括連接泵浦源并驅(qū)動泵浦源發(fā)光的泵浦源驅(qū)動電路11、調(diào)制第一聲光調(diào)制器AOM的開閉狀態(tài)及開關(guān)頻率的第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路17、調(diào)制第二聲光調(diào)制器AOM的開閉狀態(tài)及開關(guān)頻率的第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路20、分別控制第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路和第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，從而調(diào)制第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器之間的延遲時間的延遲電路16、連接放大器泵浦源組并驅(qū)動放大器泵浦源組發(fā)光的放大器泵浦源驅(qū)動電路23、分別控制所述泵浦源驅(qū)動電路、延遲電路及放大器泵浦源驅(qū)動電路的控制電路10。這樣，利用延遲電路調(diào)控兩個聲光調(diào)制器的延遲時間，其中第一聲光調(diào)制器作為線性脈沖調(diào)Q光纖激光器的開關(guān)器件，調(diào)Q光纖激光器輸出高功率寬脈沖激光；第二聲光調(diào)制器作為光開關(guān)實現(xiàn)對輸出激光脈沖裁剪削波，控制第二聲光調(diào)制器相對于調(diào)Q光纖激光器主振蕩器輸出激光脈沖的延時時間，可獲得脈寬可調(diào)的激光輸出。這樣經(jīng)過雙聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)脈寬后的脈沖光信號再經(jīng)光纖放大器有效放大，可獲得高功率激光輸出，且激光脈寬可調(diào)，激光器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本較低。

優(yōu)選的，所述光纖放大器部分與所述主振蕩器部分之間通過光纖隔離器連接，或者所述主振蕩器部分的低反光纖布拉格光柵與第二聲光調(diào)制器AOM通過光纖隔離器連接。

優(yōu)選的，延遲電路為可編程延遲電路，這樣，脈沖寬度可通過程序精確控制。

實施例1所述脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器的工作方式為：

泵浦源是一種光纖耦合半導體激光器，為激光增益介質(zhì)(摻雜光纖)提供能量?？刂齐娐贩謩e控制泵浦源驅(qū)動電路、延遲電路以及放大器泵浦源驅(qū)動電路。泵浦源驅(qū)動電路連接泵浦源，驅(qū)動泵浦源發(fā)光；延遲電路通過芯片將控制電路發(fā)出的TTL信號進行延時處理，發(fā)出兩個具有延時的TTL信號，分別控制第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路和第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，從而調(diào)制第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器之間的延遲時間；第一、第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路調(diào)制各自聲光調(diào)制器AOM(Q開關(guān))的開閉狀態(tài)以及開關(guān)頻率。高反光纖布拉格光柵具有對泵浦光高透、對信號光高反的特性。高反光纖布拉格光柵、激光增益介質(zhì)(摻雜光纖)、光纖合束器、第一聲光調(diào)制器以及低反光纖布拉格光柵共同構(gòu)成線性調(diào)Q光纖激光器的光學諧振腔。泵浦源發(fā)出的光經(jīng)過摻雜光纖后被光纖中摻雜的激活離子吸收，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。調(diào)Q開關(guān)關(guān)閉時，激光器的振蕩閾值很高，諧振腔內(nèi)不能產(chǎn)生激光振蕩；當調(diào)Q開關(guān)打開時，激光振蕩迅速建立，產(chǎn)生的激光由輸出光柵(低反光纖布拉格光柵)輸出。輸出激光的脈沖寬度與諧振腔的長度、聲光開關(guān)、及諧振腔的損耗有關(guān)。理論上通過改變線性諧振腔的長度輸出結(jié)構(gòu)脈沖寬度可以長達毫秒級以上，但500ns以內(nèi)的脈沖寬度足以滿足實際工業(yè)應用要求。通過調(diào)控延遲電路調(diào)節(jié)第二聲光調(diào)制器驅(qū)動相對第一聲光驅(qū)動器延遲1-500ns，輸出的激光脈沖經(jīng)過第二聲光調(diào)制器后被削波，輸出的脈沖寬度變窄。得到的窄脈寬激光經(jīng)過光纖隔離器后，被后續(xù)光纖放大器有效放大，放大的脈沖激光經(jīng)光纖隔離器輸出。光纖隔離器可以有效防止反射光的影響，調(diào)制第二聲光調(diào)制器開啟的延遲時間，可以得到不同脈寬的激光脈沖，脈沖寬度可通過程序精確控制。

實施例2

實施例2結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器200，包括控制電路10、第一泵浦源驅(qū)動電路11、第一泵浦源12、第一光纖合束器13、第二泵浦源驅(qū)動電路26、第二泵浦源27、第二光纖合束器28、激光增益介質(zhì)14、高反光纖布拉格光柵15、延遲電路16、第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路17、第一聲光調(diào)制器AOM 18、低反光纖布拉格光柵19、第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路20、第二聲光調(diào)制器AOM 21、光纖隔離器22、器泵浦源驅(qū)動電路23、光纖放大器部分24，其中241是放大器泵浦源組，242是放大器光纖合束器，243是放大器激光增益介質(zhì)、光纖隔離器25。

與實施例1不同的是，實施例2采用的是雙向泵浦方式，泵浦源可以工作在連續(xù)模式下，也可以工作在脈沖模式下；兩端泵浦源可以以相同的工作模式工作，也可以以不同的工作模式工作；兩端泵浦源可以同時泵浦摻雜光纖，也可以有延時的泵浦摻雜光纖。在其他實施例中還可以為反向泵浦。

實施例3

實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器300，包括控制電路10、泵浦源驅(qū)動電路11、泵浦源12、光纖合束器13、激光增益介質(zhì)14、高反光纖布拉格光柵15、延遲電路16、第一聲光調(diào)制器驅(qū)動電路17、第一聲光調(diào)制器AOM 18、低反光纖布拉格光柵19、第二聲光調(diào)制器驅(qū)動電路20、第二聲光調(diào)制器AOM 21、光纖隔離器22、一級放大器泵浦源驅(qū)動電路23、二級放大器泵浦源驅(qū)動電路29、光纖放大器24、其中241是放大器泵浦源組，242是放大器光纖合束器，243是放大器激光增益介質(zhì)(摻雜光纖)、光纖隔離器25。

與實施例1不同的是，實施案例3的光纖放大器采用兩級放大，還可以采用多級放大方式，各放大級之間通過光纖隔離器連接。多級放大有利于得到高信噪比的脈沖信號和更高的激光功率輸出。

上述各實施例中，泵浦源的波長范圍可以為808nm、915nm、940nm、980nm等或其他摻雜光纖中激活離子的吸收波長。

上述各實施例中，激光增益介質(zhì)可以為Yb摻雜光纖，Er摻雜光纖，Yb、Er共摻光纖，Tm摻雜光纖，Nd摻雜光纖等稀土元素摻雜的單模光纖、雙包層光纖或LMA光子晶體光纖。

上述各實施例中，泵浦源可以工作在連續(xù)模式下，也可以工作在脈沖模式下。

上述各實施例中，光纖合束器可以為側(cè)泵型(1+1)×1、(2+1)×1等合束器，也可以為端泵型(3+1)×1、(6+1)×1、(18+1)×1等合束器，也可以為波分復用器WDM。

上述各實施例中，引入第二聲光調(diào)制器，通過可編程延遲電路調(diào)控第二聲光調(diào)制器驅(qū)動延遲時間1-500ns，最長延遲時間包括但不限于500ns；第二聲光調(diào)制器對諧振腔產(chǎn)生的脈沖激光進行削波，脈寬變窄，脈沖寬度1～500ns，包括但不限于500ns。得到的可調(diào)脈寬激光經(jīng)過光纖隔離器后，被光纖放大器有效放大，最后經(jīng)過光纖隔離器輸出。

綜上，本實用新型基于線性腔光纖激光器的基礎結(jié)構(gòu)，采用雙聲光調(diào)制器實現(xiàn)了一種脈寬可調(diào)的MOPA光纖激光器，利用程序控制延遲電路調(diào)控兩個聲光調(diào)制器的延遲時間，其中第一聲光調(diào)制器作為線性脈沖調(diào)Q光纖激光器的開關(guān)器件，調(diào)Q光纖激光器輸出高功率寬脈沖激光；第二聲光調(diào)制器作為光開關(guān)實現(xiàn)對輸出激光脈沖裁剪削波，控制第二聲光調(diào)制器的延時時間，可獲得脈寬可調(diào)的激光輸出。這樣經(jīng)過雙聲光調(diào)制器調(diào)節(jié)脈寬后的脈沖光信號經(jīng)光纖放大器有效放大，獲得高功率激光輸出，激光脈寬可調(diào)，激光器結(jié)構(gòu)簡單。

以上實施例是參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本實用新型的實質(zhì)的情況下，都落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。