专利名称：时域特性任意可调的脉冲激光源的制作方法
时域特性任意可调的脉冲激光源钗术领域本发明涉及一种激光源，尤其是一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特 性任意可调的脉冲激光源。这种激光源作为一种崭新的脉冲光源，可以广泛应 用于激光加工、信息光电子、激光测量等领域。
技术背景在激光加工、信息光电子、激光测量等激光技术应用领域，激光源是其中 一项核心设备。在实际应用过程中，通常需要一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调的脉冲激光。传统的脉冲光源产生系统主要釆用锁模、调Q、 腔倒等技术。经过多年的发展，这些技术现都已经比较成熟，重复频率可调的 脉冲激光源也已经取得了很大的进展。但是在本发明提出之前，还未见到关于 一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性均可以任意调制的脉冲激光源的报道。发明内容本发明的目的是提供一种满足激光技术应用领域需求的脉冲激光源。激光 波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调，调谐范围宽，对实验环境和仪器 设备没有特殊要求，系统组成简单，性能可靠。本发明的技术解决方案是利用相位调制和相干光干涉的方法获得输出波形、重复频率、脉宽任意可 调的脉冲激光。其特点在于利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路， 对其中一路光束迸行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两 路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。整个系统由连续波 激光器l，分束器2，相位调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器7等组成。所述的连续波激光器1种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体激光器、光纤激光器等任意种类的激光器；所述的分束器2类 型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件；所述相位调制器3和6类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起到激光光束相位调制效果的器件；所述信号发生器4类型不限，可以是计算机，也可以是集 成电路芯片，也可以是模块化的商品等可以产生波形可调电压信号的器件；所 述的合束器5类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件；噪声 相位控制器7类型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。本发明产生时域特性任意可调的脉冲激光的实现过程如下连续波激光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位 调制器3和6进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发 送波形可调的电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再 利用合束器5将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器1 ， 满足干涉条件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间 可能存在时变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器7通过实时检测相位 差并利用相位调制器6反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两 束光发生稳定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式 输出，脉冲的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得输出波形、 重复频率、脉宽可以任意调制的脉冲激光。上述思想已经为发明人所在实验室进行的实验证实，这种输出波形、重复 频率、脉宽任意可调的脉冲激光方案完全可行。采用本发明可以达到以下技术效果1、 本发明提供了一种脉冲激光源，它利用相位调制和相干光干涉的方法获 得可调谐脉冲激光，输出波形与信号发生器施加的电压信号波形完全一致，可 以获得任意波形、重复频率、脉宽的脉冲激光输出。2、 本发明提供的可调谐脉冲激光源系统结构简单，操作方便，性能可靠， 对实验环境和仪器设备没有特殊要求。3、 本发明提出的提供的脉冲激光源频带宽，相位调制器可以采用工作频率 达10GHZ的LiNbO3晶体等，可以实现极窄脉冲输出。4、 本发明提供的脉冲激光源适用范围广，适用于激光加工、信息光电子、激光测量等多项激光技术应用领域。
图1为本发明的系统结构原理示意2为本发明提供的脉冲激光源输出波形为正弦波的情形，上图为信号发 生器施加的电压波形，下图为激光输出波形图3为本发明提供的脉冲激光源输出波形为方波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形图4为本发明提供的脉冲激光源输出波形为锯齿波的情形，上图为信号发 生器施加的电压波形，下图为激光输出波形具体实施方式
如图1所示，整个脉冲激光源系统由连续波激光器l，分束器2，相位 调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器6等组成。连续波激 光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位调制器3和7 进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发送波形可调的 电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再利用合束器5 将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器l，满足干涉条 件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间可能存在时 变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器6通过实时检测相位差并利用相 位调制器7反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两束光发生稳 定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式输出，脉冲 的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得输出波形、重复频率、 脉宽可以任意调制的脉冲激光。
权利要求
1、时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在该光源于通过连续波激光器(1)，分束器(2)，相位调制器(3)和(6)，信号发生器(4)，合束器(5)，噪声相位控制器(7)组成的波形发生器系统获得，具体方式为分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。
2、 如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于连续 波激光器(l)种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体 激光器、光纤激光器等任意种类的激光器。
3、 如权利要求l所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于分束 器(2)类型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件。
4、 如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于相位 调制器(3)和(6)类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起 到激光光束相位调制效果的器件。
5、 如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于信号 发生器(4)类型不限，可以是计算机，也可以是集成电路芯片，也可以是模块化 的商品等可以产生波形可调电压信号的器件。
6、 如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于合束 器(5)类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件。
7、 如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于噪声 相位控制器(7)类型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。
全文摘要
本发明涉及一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调的脉冲激光源。本发明利用相位调制和相干光干涉的方法获得输出波形、重复频率、脉宽任意可调的脉冲激光。利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。本发明提出的提供的脉冲激光源频带宽，相位调制器可以采用工作频率达10GHZ的LiNbO<sub>3</sub>晶体等，可以实现极窄脉冲输出。适用范围广，适用于激光加工、信息光电子、激光测量等多项激光技术应用领域。
文档编号G02F1/03GK101261371SQ200810031059
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者刘泽金, 朴 周, 霄 李, 王小林, 许晓军, 陈子伦, 马浩统, 马阎星 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学