本实用新型涉及一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器,属于激光技术领域。
背景技术:
目前,包层抽运技术是在20世纪80年代后期出现的,这一技术的出现使光纤激光器的功率水平有了巨大的提高,目前连续激光功率最高已达10kW(IPG公司)。采用包层抽运技术构成的光纤激光器,其结构紧凑、效率高、可广泛应用于医学、激光测距、遥感技术、工业加工和参量振荡等,特别是要求使用高功率光源的众多领域,所以光纤激光器在最近几年倍受青睐。
对于许多应用来说,需要有高峰值功率的脉冲光源,MOPA技术是获得高单脉冲能量、高峰值功率的有效方法。通常的MOPA技术在放大过程中,由于脉冲到达之前积累的反转粒子较多脉冲前沿首先得到放大,所以增益较大。由于脉冲在放大光纤中传播速度快,消耗掉的反转粒子没有得到及时补充,所以相对于脉冲前沿的增益,脉冲后沿的增益就小。由于前后沿增益的差异,就会导致脉冲信号的波形发生畸变,如图1所示。而且波形畸变的程度与放大增益和脉冲宽度有关,增益越大,畸变越大,如图2所示。由于光纤的非线性阈值较低,在相同的峰值功率和脉宽条件下,如果畸变较大,就会严重限制单脉冲能量的提高,进而影响激光对材料的处理效率和效果,如激光除锈和激光焊接等。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器,它具有波形优化功能,通过电光调整器对信号波形进行补偿,使输出波形得到改善,进而可以提高输出激光单脉冲能量。
为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器,它包括:
用于出射种子光的种子光源;
第一隔离器,所述第一隔离器的输入端与所述种子光源相连;
滤波器,所述滤波器的输入端与所述第一隔离器的输出端相连;
电光调制器,所述电光调制器的输入端与所述滤波器的输出端相连;
预放大系统,所述预放大系统与所述电光调制器的输出端相连;
第二隔离器,所述第二隔离器的输入端与所述预放大系统相连;
主放大系统,所述主放大系统与所述第二隔离器的输出端相连;
输出隔离器,所述输出隔离器的输入端与所述主放大系统与相连;
其中,种子光源出射的种子光经过第一隔离器和滤波器后进入电光调制器,所述电光调制器对输入的种子光的波形进行补偿整形后,通过预放大系统进行预放大处理,再经过第二隔离器后,通过主放大系统进行再次放大,最后通过输出隔离器输出。
进一步,所述电光调制器根据外部的电信号对进入其的光的透过率进行调节。
进一步提供了一种预放大系统的具体结构,所述预放大系统包括前级有源光纤、前级合束器和前级泵浦源,所述前级有源光纤的一端与所述电光调制器的输出端相连,所述前级合束器的输入端与所述前级有源光纤的另一端相连,所述前级合束器的输出端与所述第二隔离器的输入端相连,所述前级合束器的泵浦输入端与前级泵浦源相连。
进一步,所述前级泵浦源设置有1个,所述前级合束器具有1个泵浦输入端。
进一步,所述前级有源光纤为掺镱双包层有源光纤。
进一步提供了一种主放大系统的具体结构,所述主放大系统包括后级有源光纤、后级合束器和后级泵浦源,所述后级有源光纤的一端与所述第二隔离器的输出端相连,所述后级合束器的输入端与所述后级有源光纤的另一端相连,所述后级合束器的输出端与所述输出隔离器的输入端相连,所述后级合束器的泵浦输入端与相应的后级泵浦源相连。
进一步,所述后级合束器的泵浦输入端设置有两个,并且后级泵浦源也设置有两个,分别为第一后级泵浦源和第二后级泵浦源,后级合束器的每个泵浦输入端对应连接一个后级泵浦源。
进一步,所述后级有源光纤为掺镱双包层有源光纤。
进一步,所述第一隔离器为双极隔离器;所述第二隔离器为级间隔离器。
本实用新型还提供了一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器的调制方法,方法的步骤中含有:
设置一电光调制器,通过电光调制器对输入其的脉冲光的信号进行调制,使脉冲光的脉冲前沿强度低于脉冲后沿强度。
采用了上述技术方案后,本实用新型使用了电光调制器补偿机制,不需要外加复杂装置,既节约了生产成本,又简化了结构。此补偿机制采用电光调制器,对输入的信号进行调制,使脉冲前沿强度低于脉冲后沿,这样在放大时候尽管脉冲前沿增益大,但是由于信号强度小,所以输出不会太高,脉冲后沿则恰恰相反,最后总的输出脉冲仍然是一个方波形式,所以会对放大畸变产生修正。
附图说明
图1(a)为现有技术中的输入波形的示意图;
图1(b)为现有技术中的输出波形的示意图;
图2为不同增益条件下的输出波形的示意图;
图3为本实用新型的基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器的连接示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本实用新型作进一步详细的说明。
如图3所示,一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器,它包括:
用于出射种子光的种子光源1;在本实施例中,种子光源1为半导体种子源;
第一隔离器2,所述第一隔离器2的输入端与所述种子光源1相连;
滤波器3,所述滤波器3的输入端与所述第一隔离器2的输出端相连;
电光调制器4,所述电光调制器4的输入端与所述滤波器3的输出端相连;
预放大系统,所述预放大系统与所述电光调制器4的输出端相连;
第二隔离器8,所述第二隔离器8的输入端与所述预放大系统相连;
主放大系统,所述主放大系统与所述第二隔离器8的输出端相连;
输出隔离器13,所述输出隔离器13的输入端与所述主放大系统与相连;
其中,种子光源1出射的种子光经过第一隔离器2和滤波器3后进入电光调制器4,所述电光调制器4对输入的种子光的波形进行补偿整形后,通过预放大系统进行预放大处理,再经过第二隔离器8后,通过主放大系统进行再次放大,最后通过输出隔离器13输出。
如图3所示,所述电光调制器4根据外部的电信号对进入其的光的透过率进行调节。
如图3所示,所述预放大系统包括前级有源光纤5、前级合束器6和前级泵浦源7,所述前级有源光纤5的一端与所述电光调制器4的输出端相连,所述前级合束器6的输入端与所述前级有源光纤5的另一端相连,所述前级合束器6的输出端与所述第二隔离器8的输入端相连,所述前级合束器6的输出端与所述第二隔离器8的输入端可以通过熔接的方式连接,所述前级合束器6的泵浦输入端与前级泵浦源7相连。
如图3所示,所述前级泵浦源7设置有1个,所述前级合束器6具有1个泵浦输入端。
所述前级有源光纤5为掺镱双包层有源光纤(10/125)。
如图3所示,所述主放大系统包括后级有源光纤9、后级合束器10和后级泵浦源,所述后级有源光纤9的一端与所述第二隔离器8的输出端相连,所述后级合束器10的输入端与所述后级有源光纤9的另一端相连,所述后级合束器10的输出端与所述输出隔离器13的输入端相连,所述后级合束器10的泵浦输入端与相应的后级泵浦源相连。
如图3所示,所述后级合束器10的泵浦输入端设置有两个,并且后级泵浦源也设置有两个,分别为第一后级泵浦源11和第二后级泵浦源12,后级合束器的每个泵浦输入端对应连接一个后级泵浦源。
所述后级有源光纤9为掺镱双包层有源光纤(20/130)。
所述第一隔离器2为双极隔离器;所述第二隔离器8为级间隔离器。
一种基于电光调制的脉冲整形的MOPA光纤激光器的调制方法,方法的步骤中含有:
设置一电光调制器4,通过电光调制器4对输入其的脉冲光的信号进行调制,使脉冲光的脉冲前沿强度低于脉冲后沿强度。
本实用新型的工作原理如下:
种子光源1出射光波形为方波,经过双极隔离器和滤波器3后,进入电光调制器4,外部电信号对电光调制器4的透过率进行调节,进而对光脉冲波形整形,形成系统所需的补偿波形,整形后的光脉冲通过前级有源光纤5、前级合束器6和前级泵浦源7组成的预放大系统及后级有源光纤9、后级合束器10和后级泵浦源组成的主放大系统放大后,通过输出隔离器13输出。
以上所述的具体实施例,对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。