[发明专利]窄线宽脉冲光纤激光器及其控制方法

说明书

本发明提出了一种窄线宽脉冲光纤激光器及其控制方法，沿光的传输方向，激光器包括依次设置的：种子源、强度调制器、多级预放大器及功率放大器；激光器设有反馈调节组件，反馈调节组件接收功率放大器输入端和输出端的功率监测信号，并基于功率监测信号对种子源输出的种子光的线宽和功率放大器的泵浦功率进行调节。由此，通过形成反馈通路，对应于同一台激光器，可以自适应地调节激光器使其具有与不同的激光峰值功率相匹配的最窄线宽，从而可以满足窄线宽脉冲光纤激光器同时具有高峰值功率和窄线宽的应用需求。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种窄线宽脉冲光纤激光器及其控制方法。

背景技术

窄线宽脉冲光纤激光器作为激光源，在非线性频率转换、相干合成、光谱合成中获得了极大应用。在这些应用中，均要求激光器一方面具有较高的峰值功率，另一方面，输出激光的线宽越窄越好，以此获得更好的倍频效率及合成效率。

限制窄线宽激光功率提升的主要因素是受激布里渊散射(SBS)效应。激光功率与增益光纤纤芯截面面积A、有效光纤长度L_eff、布里渊增益系数g_B及激光的线宽Δv有关，如公式(1)所示。

其中，Δν_B为本征线宽，约为10MHz。由公式(1)可见，激光的线宽Δν与SBS呈互相制约的效果。线宽Δν越窄，越容易达到SBS的阈值，引发非线性效应而抑制输出激光峰值功率的继续提升。若为了获得较高峰值功率的激光，需要增大激光的线宽Δν，但是这样又不能满足非线性频率转换、相干合成、光谱合成等应用中对窄线宽脉冲光纤激光器激光源线宽的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何在符合线宽要求的情况下，提高激光的峰值功率，本发明提出一种窄线宽脉冲光纤激光器及其控制方法。

根据本发明实施例的窄线宽脉冲光纤激光器，沿光的传输方向，激光器包括依次设置的：种子源、强度调制器、多级预放大器及功率放大器；

所述激光器设有反馈调节组件，所述反馈调节组件接收所述功率放大器输入端和输出端的功率监测信号，并基于所述功率监测信号对所述种子源输出的种子光的线宽和所述功率放大器的泵浦功率进行调节。

根据本发明的一些实施例，所述反馈调节组件包括：

第一光纤分束器，设于所述功率放大器的上游，用于采集所述功率放大器的输入端的功率监测信号；

第二光纤分束器，设于所述功率放大器的下游，用于采集所述功率放大器的输出端的功率监测信号；

信号处理器，与所述第一光纤分束器、所述第二光纤分束器、所述种子源及所述功率放大器均连接，所述信号处理器接收所述第一光纤分束器和所述第二光纤分束器采集的功率监测信号，并基于所述功率监测信号对所述种子源输出的种子光的线宽和所述功率放大器的泵浦功率进行调节。

在本发明的一些实施例中，所述反馈调节组件还包括：线宽调制驱动器，与所述种子源和所述信号处理器均连接，用于根据接收的所述信号处理器的控制信号对所述种子源输出的种子光的线宽进行调节。

根据本发明的一些实施例，所述线宽调制驱动器为加载于所述种子源上的驱动电路，通过改变所述线宽调制驱动器输出端的调制信号的带宽，对种子源输出的种子光的线宽进行调节。

在本发明的一些实施例中，所述功率放大器包括：泵浦LD、光纤合束器、增益光纤及光纤输出隔离器，所述信号处理器与所述泵浦LD连接，以基于所述功率监测信号对所述泵浦LD的泵浦功率进行调节。

根据本发明的一些实施例，所述泵浦LD的泵浦功率为阶梯式增长的多阶。