[发明专利]一种皮秒脉冲光纤激光器及其脉冲生成方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种脉冲光纤激光器，尤其涉及皮秒级脉冲光纤激光器。

背景技术

随着光纤激光器的不断发展，各种脉冲光纤激光器不断问世，包括纳秒脉冲光纤激光器、皮秒脉冲光纤激光器、飞秒脉冲光纤激光器等。为了得到波形良好、脉冲参数可控的皮秒激光器，一个传统的方法是用连续工作的半导体激光器输出连续（CW）的光信号，然后由一个铌酸锂强度调制器作为光开关进行快速的通光脉冲，从而得到一个皮秒量级的小功率光脉冲输出，再由后级有源光纤进行一定的功率放大。但是在这种结构里面，处于连续工作状态的种子源激光器的功率被很多程度的浪费了，只有在外部强度调制器通光的窄脉冲时间窗口内其光功率才是得到利用的。同时由于种子源激光器的连续工作状态将导致其管芯发热，影响其使用寿命。另外，连续工作状态下，种子源激光器的峰值功率不可能提高。这些都造成了整个光纤激光器的性能受限，需要一种更好的技术和工作方式来提高工作效率、增加工作寿命。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提出的一种基于脉冲工作模式从而获得功率较大的皮秒脉冲光纤激光器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种皮秒脉冲光纤激光器，其包括种子源激光器、多个泵浦激光器、与所述的种子源激光器输出端及泵浦激光器输出端相熔合连接的光纤合束器、与所述的光纤合束器输出端光纤熔接的有源掺杂光纤，它还包括设置在所述的种子源激光器输出光路上且位于光纤合束器前端的外部强度调制器、与所述的种子源激光器电极端相连接用于产生脉冲驱动电流信号的种子源激光器驱动器、与所述的外部强度调制器电极端端相连接用于产生脉冲驱动电压信号的外部强度调制器驱动器、与所述的种子源激光器驱动器和外部强度调制器驱动器电极端相连接的同步和时延控制器，所述的同步和时延控制器用于同步控制所述的种子源激光器的发光脉冲和所述的外部强度调制器的通光脉冲。

进一步地，所述的种子源激光器为输出中心波长为1000-1100nm范围的分布反馈DFB式半导体激光器。

进一步地，所述的强度调制器为铌酸锂材料制成的马赫曾德尔Mach-Zender干涉型强度调制器。

进一步地，所述的合束器包括前向合束器和后向合束器，每个所述的合束器上熔接有至少一个泵浦激光器。

本发明还提供一种针对上述皮秒脉冲光纤激光器进行同步调制的方法，所述的种子源激光器驱动器和外部强度调制器驱动器分别由所述的同步和时延控制器进行脉冲同步触发，并通过所述的同步和时延控制器调整所述发光脉冲和通光脉冲的相对时延，使得种子源激光器的脉冲在时间域上与强度调制器的通光脉冲中心基本重合。

进一步地，所述的相对时延设定在发光脉冲的脉宽时间内，当错位时间超过所述脉宽时，所述的同步和时延控制器启动调整步骤。

本发明还提供另一种针对皮秒脉冲光纤激光器同步调制的方法，所述的种子源激光器驱动器自行生成脉冲信号，同时输出一个同步触发电信号给所述外部强度调制器驱动器，使其发生同步脉冲，并由所述的同步和时延控制器调整两种脉冲的相对时延，使得种子源激光器的发光脉冲在时间域上与强度调制器的通光脉冲中心基本重合。

进一步地，所述的相对时延设定在发光脉冲的脉宽时间内，当错位时间超过所述脉宽时，所述的同步和时延控制器启动调整步骤。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明光纤激光器通过同步控制种子源激光器的发光脉冲和外部强度调制器的通光脉冲，提高了皮秒量级宽度的脉冲生成的效率。在保持皮秒激光器现有结构的情况下，巧妙地将种子源激光器和外部强度调制器的脉冲波形在时间域同步，即种子源激光器的脉冲波形在时间域上与强度调制器的通光脉冲中心基本重合，显著地提高了种子源激光器的光功率利用率和可工作的峰值功率，抑制了种子源激光器的发热，在种子级皮秒脉冲生成上实现了更大的输出光功率，减轻了后级光纤放大器的增益负担，提高了整体光纤激光器的性能。

 

附图说明

图1为本发明种子源和外调制同步脉冲光纤激光器的结构示意图；

图2为本发明的种子源激光器发光脉冲和强度调制器通光脉冲的时域波形示意图；

图3为本发明的种子源激光器发光脉冲和强度调制器通光脉冲的延时失配（种子源脉冲落后于外部强度调制器通光脉冲）示意图；

图4为本发明的种子源激光器发光脉冲和外部强度调制器通光脉冲的延时失配（种子源脉冲超前于外部强度调制器通光脉冲）示意图；