專利名稱：可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖激光器技術(shù)，尤其涉及一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光 。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，光纖通信也逐漸普及，而在光纖通信中，光纖激光器有著不可替代的作用。目前市場上已有各種高功率的脈沖光纖激光器，但是，這些激光器產(chǎn)生的脈沖寬度都在80ns以上，脈沖能量為0. 5mJ和lmj，而且脈沖寬度不可調(diào)。但激光器的重復(fù)頻率較低時，容易出現(xiàn)激光脈沖的輸出峰值功率過大，燒斷光纖的情況；當激光器的重復(fù)頻率較高時，輸出的光脈沖峰值功率隨著重復(fù)頻率的增加會有很大的減少，可靠性會大大下降。綜上可知，現(xiàn)有的脈沖光纖激光器，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

實用新型內(nèi)容針對上述的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其可以調(diào)節(jié)脈沖寬度，提高脈沖光纖激光器的可靠性。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述激光器至少包括用于提供種子脈沖激光的種子脈沖激光系統(tǒng)；用于檢測所述脈沖激光的重復(fù)頻率的頻率檢測模塊；用于根據(jù)所述脈沖激光的重復(fù)頻率信息調(diào)節(jié)所述脈沖激光的脈沖寬度的脈寬調(diào)節(jié)模塊；用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出的高功率脈沖激光系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述種子脈沖激光系統(tǒng)包括順序連接的半導(dǎo)體種子激光器、第一隔離器、第一泵浦合束器和放大光纖，第一泵浦合束器還連接有第一泵浦激光器。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述放大光纖連接有第二隔離器。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述高功率脈沖激光系統(tǒng)電路模組和光路模組，所述光路模組包括順序連接的第三隔離器、第二泵浦合束器及放大光纖，所述第二泵浦合束器還連接有第二泵浦激光器。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述放大光纖的輸出端連接有第四隔離器，所述第四隔離器的輸出端作為所述光纖激光器的輸出端。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述第二泵浦激光器為大功率泵浦激光器，所述第四隔離器是帶準直輸出的大功率隔離器。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述電路模組包括脈沖觸發(fā)電路、泵浦驅(qū)動電路、自動溫度控制電路、自動光功率控制電路和接口控制電路。根據(jù)本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述放大光纖為有源雙包層光纖。本實用新型通過在脈沖光纖激光器中加入頻率檢測模塊，使其具有自動檢測激光重復(fù)頻率的功能，同時還設(shè)置一脈寬調(diào)節(jié)模塊，使其可以對激光脈沖的寬度進行調(diào)節(jié)。具體的，用戶在脈沖激光器內(nèi)預(yù)設(shè)一重復(fù)頻率值，在工作過程中頻率檢測模塊不斷檢測激光脈沖的頻率，并對二數(shù)值進行對比，若預(yù)設(shè)值大于檢測值，則直接將種子脈沖激光傳送至高功率脈沖激光系統(tǒng)，如果預(yù)設(shè)值小于檢測值，則種子脈沖激光通過脈寬調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)后再傳到高功率脈沖激光系統(tǒng)，借此可提高低頻時的可靠性和穩(wěn)定性，以及在高頻下峰值功率的穩(wěn)定性。

圖1是本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型一實施例種子脈沖激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型一實施例高功率脈沖激光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A 圖4C是本實用新型的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參見圖1，本實用新型提供了一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器100，其包括種子脈沖激光系統(tǒng)10、頻率檢測模塊20、脈寬調(diào)節(jié)模塊30和高功率脈沖激光系統(tǒng)40，其中種子脈沖激光系統(tǒng)10，用于提供種子脈沖激光，且該系統(tǒng)10為整個光纖激光器 100的脈沖激光源。頻率檢測模塊20，連接于種子脈沖激光系統(tǒng)10的輸出端，用于檢測脈沖激光的頻率。脈寬調(diào)節(jié)模塊30，連接于頻率檢測模塊20，用于根據(jù)脈沖激光的重復(fù)頻率信息調(diào)節(jié)脈沖激光的脈沖寬度。高功率脈沖激光系統(tǒng)40，用于將脈沖激光進行功率放大后輸出。具體的，為保證高功率脈沖光纖激光器100在高頻和低頻段均有較好的工作狀態(tài)，可預(yù)設(shè)一重復(fù)頻率值M，該頻率值M根據(jù)不同的輸出功率、種子脈沖寬度及不同的光纖類型決定。當頻率檢測模塊20檢測到種子脈沖激光的重復(fù)頻率小于M時，不對其處理，直接將種子脈沖激光傳送至高功率脈沖激光系統(tǒng)40 ；若頻率檢測模塊20檢測到種子脈沖激光的重復(fù)頻率大于M時，則將該種子脈沖傳入至脈寬調(diào)節(jié)模塊30，其按照種子脈沖的頻率對脈沖寬度進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，借此使種子脈沖進入高功率脈沖激光系統(tǒng)40放大后，輸出的光脈沖峰值功率隨著重復(fù)頻率的增加而不會有大幅度減低，借此可確保該種脈沖光纖激光器100在低頻時候的可靠性和穩(wěn)定性，在高重復(fù)頻率情況下的脈沖峰值功率的穩(wěn)定性。本實用新型的一具體實施例中，參見圖2，種子脈沖激光系統(tǒng)10具體包括順序連接的半導(dǎo)體種子激光器11、第一隔離器12、第一泵浦合束器13和放大光纖14及第二隔離器16，第一泵浦合束器13還連接有第一泵浦激光器15。其中，半導(dǎo)體種子激光器11為 1064nm半導(dǎo)體激光器，放大光纖14為有源雙包層光纖，第一泵浦激光器15優(yōu)選采用980nm 泵浦激光器，第二隔離器16為大功率的隔離混合器件，且該第二隔離器16的輸出端即是種子脈沖激光系統(tǒng)10的輸出端。更好的，種子脈沖激光系統(tǒng)10還配有電路模組18，該電路模組至少包括脈沖觸發(fā)電路、泵浦驅(qū)動電路和溫度控制電路，其中溫度控制電路可分為兩級自動溫度控制電路。該電路模組18連接一 ns級脈沖發(fā)生電路17，用于為半導(dǎo)體種子激光器11提供工作脈沖。實際應(yīng)用中，半導(dǎo)體種子激光器11經(jīng)ns級脈沖發(fā)生電路17驅(qū)動，產(chǎn)生10 230ns 的脈沖激光，該脈沖激光的功率非常微弱，當其經(jīng)過由第一泵浦合束器13、放大光纖14和第一泵浦激光器組成的第一級特殊超高增益光纖放大器后，就可以得到千瓦級峰值功率的光纖脈沖激光輸出，經(jīng)功率放大后的脈沖激光由第二隔離器16輸出。更好的，在本實施例中，當頻率檢測模塊20檢測到種子脈沖激光的重復(fù)頻率小于 M時，第一泵浦激光器15采用脈沖泵浦，使得每個脈沖泵浦能量固定，從而使輸出的每個激光脈沖的能量固定，最高輸出脈沖峰值功率也固定，借此使輸出的激光峰值功率最大值固定，避免了連續(xù)泵浦在低頻的情況下造成輸出峰值功率過大，燒斷光纖的情況；當頻率檢測模塊20檢測到種子脈沖激光的重復(fù)頻率大于M時，脈寬調(diào)節(jié)模塊30根據(jù)頻率的范圍段自動調(diào)節(jié)種子脈沖寬度，使種子脈沖寬度隨著重復(fù)頻率的增加而自動變窄，借此，種子脈沖在經(jīng)過后續(xù)的二級光纖放大器放大后，輸出的光脈沖峰值功率不會隨著重復(fù)頻率的增加而大幅降低，從而保證該種光纖激光器100從低頻到高頻的整個工作頻段范圍內(nèi)，都有很好的峰值功率。本實用新型提供的高功率脈沖激光系統(tǒng)40的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其包括光路模組和電路模組47，光路模組包括順序連接的第三隔離器41、第二泵浦合束器42、放大光纖43 及第四隔離器45，第二泵浦合束器42連接有第二泵浦激光器44，電路模組47和種子脈沖輸入端之間連接有ns級脈沖發(fā)生電路46。且在本實施例中，放大光纖43為有源雙包層光纖，第二泵浦激光器44為大功率泵浦激光器，第四隔離器45的輸出端作為脈沖光纖激光器 100。優(yōu)選的是，第四隔離器45是帶準直輸出的大功率隔離器，其可以將功率放大后的脈沖激光進行準直輸出。種子脈沖激光經(jīng)高功率脈沖激光系統(tǒng)40功率放大后可以達到20KW峰值功率和10-50W平均功率，且可以實現(xiàn)脈沖激光1 500KHz的高重復(fù)頻率的輸出。功率脈沖激光系統(tǒng)40的電路模組47包括脈沖觸發(fā)電路、泵浦驅(qū)動電路、自動溫度控制電路、自動光功率控制電路和接口控制電路，其可以實現(xiàn)脈沖觸發(fā)、溫度控制提高脈沖光纖激光器波長穩(wěn)定性等多種功能，同時，還可以外設(shè)保護電路，使其可以對整個激光器進行自動保護，提高激光的可靠性。圖4A 圖4C是本實用新型光纖激光器一外觀結(jié)構(gòu)示意圖，光纖激光器具有光纖出口 101，用于激光信號的輸出，其可連接光路模組的輸出端；控制接口 102，用于對輸出激光參數(shù)的設(shè)置，具體包括設(shè)置激光器100的脈寬、重復(fù)頻率以及輸出功率；電源接口 103，用于連接工作電源；數(shù)據(jù)傳輸接口 104，用于傳輸數(shù)據(jù)。[0035]下面結(jié)合圖示具體說明本實用新型的一個工作過程，半導(dǎo)體種子激光器11發(fā)出種子激光，經(jīng)由第一泵浦合束器13、放大光纖14和第一泵浦激光器組成的第一級特殊超高增益光纖放大器后，得到千瓦級峰值功率的種子光纖脈沖激光，該種子脈沖激光經(jīng)第二隔離器16處理后輸出，同時，頻率檢測模塊20對該輸出的種子脈沖激光進行頻率檢測，如果其頻率小于M,則第一泵浦激光器15采用脈沖泵浦，且種子脈沖激光系統(tǒng)10產(chǎn)生的種子脈沖激光直接傳入高功率脈沖激光系統(tǒng)40，如果檢測頻率大于M則第一泵浦激光器15采用連續(xù)泵浦，種子脈沖通過脈寬調(diào)節(jié)模塊30對脈沖寬度進行調(diào)節(jié)后再傳送至高功率脈沖激光系統(tǒng)40。種子脈沖傳入高功率脈沖激光系統(tǒng)40后經(jīng)由第三隔離器41后，再經(jīng)由第二泵浦合束器42、放大光纖43和第二泵浦激光器44組成的第二級光纖放大器功率放大后經(jīng)第四隔離器輸出。本實用新型的脈沖光纖激光器100可以達到如下技術(shù)標準工作波長1064nm波段；脈沖能量ImJ ；脈沖寬度10ns-230ns可調(diào)；脈沖重復(fù)頻率 1ΚΗζ-500ΚΗζ ；輸出平均功率10-50W級。同時，本實用新型確保了在低頻時候的可靠性和穩(wěn)定性，在高頻情況下的脈沖峰值功率的穩(wěn)定性，即通過適當調(diào)節(jié)脈沖寬度和重復(fù)頻率，使峰值功率更高、脈沖形狀更規(guī)則，可以廣泛應(yīng)用于高精度激光成像雷達、高精度光纖溫度傳感系統(tǒng)、高精度光纖微振動傳感系統(tǒng)、高精度激光加工、激光多普勒測風(fēng)雷達、激光通訊系統(tǒng)、 激光醫(yī)療、光電對抗以及科學(xué)研究等。綜上所述，本實用新型通過在脈沖光纖激光器中加入頻率檢測模塊，使其具有自動檢測激光重復(fù)頻率的功能，同時還設(shè)置一脈寬調(diào)節(jié)模塊，使其可以對激光脈沖的寬度進行調(diào)節(jié)。具體的，用戶在脈沖激光器內(nèi)預(yù)設(shè)一重復(fù)頻率值，在工作過程中頻率檢測模塊不斷檢測激光脈沖的頻率，并對二數(shù)值進行對比，若預(yù)設(shè)值大于檢測值，則直接將種子脈沖激光傳送至高功率脈沖激光系統(tǒng)，如果預(yù)設(shè)值小于檢測值，則種子脈沖激光通過脈寬調(diào)節(jié)模塊的調(diào)節(jié)后再傳到高功率脈沖激光系統(tǒng)，借此可提高低頻時的可靠性和穩(wěn)定性，以及在高頻下峰值功率的穩(wěn)定性。當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述激光器至少包括 用于提供種子脈沖激光的種子脈沖激光系統(tǒng)；用于檢測所述脈沖激光的重復(fù)頻率的頻率檢測模塊；用于根據(jù)所述脈沖激光的重復(fù)頻率信息調(diào)節(jié)所述脈沖激光的脈沖寬度的脈寬調(diào)節(jié)模塊；用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出的高功率脈沖激光系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述種子脈沖激光系統(tǒng)包括順序連接的半導(dǎo)體種子激光器、第一隔離器、第一泵浦合束器和放大光纖，第一泵浦合束器還連接有第一泵浦激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述放大光纖連接有第二隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述高功率脈沖激光系統(tǒng)電路模組和光路模組，所述光路模組包括順序連接的第三隔離器、第二泵浦合束器及放大光纖，所述第二泵浦合束器還連接有第二泵浦激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述放大光纖的輸出端連接有第四隔離器，所述第四隔離器的輸出端作為所述光纖激光器的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第二泵浦激光器為大功率泵浦激光器，所述第四隔離器是帶準直輸出的大功率隔離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述電路模組包括脈沖觸發(fā)電路、泵浦驅(qū)動電路、自動溫度控制電路、自動光功率控制電路和接口控制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述放大光纖為有源雙包層光纖。
專利摘要本實用新型公開了一種可調(diào)脈寬的高功率脈沖光纖激光器，所述激光器至少包括用于提供種子脈沖激光的種子脈沖激光系統(tǒng)；用于檢測所述脈沖激光的重復(fù)頻率的頻率檢測模塊；用于根據(jù)所述脈沖激光的重復(fù)頻率信息調(diào)節(jié)所述脈沖激光的脈沖寬度的脈寬調(diào)節(jié)模塊；用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出的高功率脈沖激光系統(tǒng)。借此本實用新型的光纖激光器在低頻到高頻的整個工作頻段范圍內(nèi)，都有很好的峰值功率，大大提高了脈沖光纖激光器在低頻脈沖時的可靠性和穩(wěn)定性，以及在高頻脈沖下峰值功率的穩(wěn)定性。
文檔編號H01S3/13GK202103306SQ20112018210
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者胡小波 申請人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司