[发明专利]一种产生激光脉冲串的装置及方法

说明书

本发明涉及一种产生脉冲串的装置及方法，具体涉及一种产生激光脉冲串的装置及方法；解决现有技术难以产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，进而难以简单、高效地实现超高频瞬态照明和瞬态信号测量的技术问题。该产生激光脉冲串的装置，包括脉冲激光器、沿脉冲激光器的出射光路依次设置的光纤耦合器、光纤机构以及光纤准直器；光纤耦合器位于脉冲激光器的出射光路上；光纤机构包括沿光路传输方向依次连接的入射段光纤、光纤分束单元、多根传输段光纤、光纤合束单元以及出射段光纤；光纤准直器位于出射段光纤的出射光路上。

技术领域

本发明涉及一种产生脉冲串的装置及方法，具体涉及一种产生激光脉冲串的装置及方法。

背景技术

激光脉冲串在激光加工、激光测量等激光应用技术领域具有重要应用价值，尤其是由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串在激光瞬态照明、瞬态信号测量等领域具有重要意义。比如，阴影法测量发光环境界面的演化时，连续激光由于功率密度太低难以清晰照出界面，需使用脉冲激光来照射，而为实现较好的时间分辨，超高频的激光脉冲串是很好的选择；在基于光谱技术测量爆炸、燃烧等剧烈变化的环境中某组分的时间变化历程时，为实现较好的时间分辨，需使用超高频的激光脉冲串快速依次照明激励。

为产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，研究人员尝试了多种方法，但大多尚有一定的缺陷。比如，高重频激光器是产生激光脉冲串的最有效方法，但受限于多种技术难题，现有高重频激光器的重复频率最多在几百kHz量级，无法满足纳秒量级信号测量时的照明要求；通过光斩波器将连续光进行斩波是产生相同激光脉冲串的一种方法，但受限于光斩波器的频率，对连续光进行斩波的方法所产生的激光脉冲串频率无法达到几百MHz，甚至连几十MHz也很难达到；同时，连续激光的功率密度有限，限制了其使用场景；在有限次脉冲的使用环境中，为达到超高频率激光脉冲串的输出，有研究人员串连多台单脉冲激光器，通过时序控制使多台激光器依次输出激光脉冲，实现超高频率激光脉冲串的产生，但由于各激光器工作状态的差异，各激光脉冲在能量、脉宽等多方面均有一定的差异，并且该方法成本很高。因此，开发一种简单、高效地产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串的方法及装置对超高频瞬态照明、瞬态信号测量等具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术难以产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，进而难以简单、高效地实现超高频瞬态照明和瞬态信号测量的技术问题，而提供一种产生激光脉冲串的装置及方法，产生由超高频、有限次、相同子激光脉冲组成的激光脉冲串。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种产生激光脉冲串的装置，其特殊之处在于：包括脉冲激光器、沿脉冲激光器的出射光路依次设置的光纤耦合器、光纤机构以及光纤准直器；

光纤耦合器将脉冲激光器出射的单束激光脉冲耦合进光纤机构；

光纤机构包括沿光路传输方向依次连接的入射段光纤、光纤分束单元、多根传输段光纤、光纤合束单元以及出射段光纤；多根传输段光纤的长度依次递增；

光纤分束单元用于将入射段光纤传输的单束激光脉冲空间上分为多束子激光脉冲；

光纤合束单元用于将多根传输段光纤传输的多束子激光脉冲完成空间合束，使多束子激光脉冲按时序依次传输至出射段光纤；

光纤准直器用于将出射段光纤射出的激光脉冲串整形为平行的激光脉冲串。

进一步地，所述多根传输段光纤依次之间的长度差为0.02m-200m，传输段光纤的长度≥0.1m。通过调节每根传输段光纤的长度，可以获取不同时间间隔的激光脉冲串。

进一步地，所述入射段光纤和出射段光纤的芯径均大于传输段光纤的芯径。

进一步地，所述入射段光纤、传输段光纤和出射段光纤均为多模光纤；

光纤耦合器为石英光纤耦合器；