[发明专利]一种任意波形输出的单频激光器

说明书

本发明公开了一种任意波形输出的单频激光器，包括单频连续激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器等，利用信号发生器产生任意波形的周期信号触发驱动电路，进而使半导体激光器产生任意脉冲形状的输出，半导体脉冲激光器作为调制器，单频激光器作为主激光器，采用种子注入技术对单频激光器进行脉冲锁定，最终获得单纵模任意波形的脉冲输出。本发明输出激光脉冲形状可调、结构简单、中心频率稳定、窄线宽等优点，应用于雷达探测等领域。

技术领域

本发明属于激光技术及其非线性光学领域，尤其涉及一种种子注入技术任意波形输出的单纵模激光器。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，具有极高的分辨本领和抗干扰能力，被广泛应用于巡航导弹的制导和导航、激光测距、低飞目标跟踪、目标飞行姿态的测量、宇宙飞船导航、大气遥感和测量以及测绘等众多军用及民用领域。

按工作方式的不同，雷达传感器间相互干扰程度加重，造成系统误判，虚警率增大。

单频光纤激光器，因其窄线宽、低噪声以及由此具有的相干长度长的特点，在激光雷达、相干光通信、高分辨光谱分析和引力波探测等领域具有广泛的应用前景，任意波形能够有效的降低干扰侦察的能力，提高防撞雷达系统的安全性，能够达到反侦察的目的。相比于锁模和调Q技术增益开关技术原理相对简单，尤其是增益开关半导体激光器；其具有结构简单，设置灵活，性能稳定，重频连续可调等优势，与注入锁定技术结合很好的提升了激光输出性能，具有广阔的发展前景。

发明内容

为了解决传统脉冲激光器结构复杂，价格昂贵，易损坏等问题。本发明采用种子注入技术实现纳秒或者是皮秒级的脉冲输出，利用信号发生器触发半导体驱动电路实现任意脉冲形状；进而能够实现短线宽、短脉冲、重复频率可调的任意波形脉冲输出。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种任意波形输出的单频激光器，包括：单频连续激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器。

信号发生器连接驱动电路提供任意脉冲触发，驱动电路连接半导体激光器提供电驱动，半导体激光器连接光纤环形器的b端口，单频连续激光器连接光纤环形器的a端口，最后从光纤环形器的c端口输出。

所述光纤环形器分别连接单纵模激光器和半导体激光器，信号发生器触发驱动电路进而激励半导体激光器使其产生纳秒或者皮秒级的任意波形脉冲输出，输出脉冲的形状通过调节信号发生器的触发信号进行设置。单频连续激光器输出单频连续激光通过光纤环形器将其注入到半导体激光器中，半导体激光器的任意波形脉冲输出将所述单频激光调制成与半导体激光器重复频率、脉冲宽度和形状相同的单纵模脉冲激光，并且线宽和单频激光线宽相同，最后，调制后的单纵模任意波形脉冲激光再经过光纤环形器输出端口输出。

作为优选，单频激光器为单频连续光纤激光器、单频连续半导体激光或单频连续固体激光器其中的一种。

作为优选，单纵模连续激光器采用一种线性腔结构，泵浦光通过波分复用器(WDM)去激发掺铒光纤并且在腔内形成激光振荡，隔离器来控制激光在腔内单向传输。由第一反射型光纤布拉格光栅、掺杂光纤和第二反射型光纤布拉格光栅构成谐振腔。

单频连续激光器的泵浦源是半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。

所述半导体脉冲激光器采用超辐射(SLD)半导体脉冲激光器、分布布拉格反射(DBR)脉冲半导体激光器或分布式反馈(DFB)脉冲半导体激光器其中的一种。

所述增益光纤是掺铒光纤或掺铒光子晶体光纤。

所述的第一反射型光纤布拉格光栅、第二反射型光纤布拉格光栅反射率为R，其中0<R<1。