一种脉冲光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光技术领域，特别涉及一种脉冲光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器被广泛应用在工业焊接、切割、打标、雕刻等工业领域，以及医疗、自由空间传输、军事、传感等领域。特别是近年来脉冲光纤激光器得到了广泛的应用推广。但是，在脉冲光纤激光器中由于后级放大器的影响以及外部对光脉冲的反射，往往导致光路中出现与光脉冲输出方向的相反方向的光脉冲传输，这个反向传输的光脉冲在有源光纤中会逐步被放大，从而形成很强的反向脉冲，进而与正向脉冲竞争载流子，同时由于激光的相干性，被放大的反向光脉冲与正向光脉冲形成干涉，进一步在有源光纤的局部增加了光的峰值功率，从而导致光纤断裂。正反向光脉冲对载流子的竞争以及由于相干而导致的局部光功率的倍增是脉冲激光器的致命问题。为了减少正反向光脉冲的相互作用，也就是减少反向光脉冲对正向光脉冲的影响，一般会在脉冲激光发射器与光纤激光放大器之间加入阻隔反向光脉冲的隔离器，并且在光纤激光器的输出端加上抗反射隔离器。即使如此，也无法完全消除反向光脉冲对正向光脉冲的影响。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种脉冲光纤激光器，旨在避免正向脉冲和反向脉冲在有源光纤中碰撞。
[0004]本实用新型是这样实现的，一种脉冲光纤激光器，包括脉冲激光发射器和第一脉冲光纤放大器，其特征在于，在所述脉冲激光发射器和第一脉冲光纤放大器之间连接有:用于对所述脉冲激光发射器输出的第一正向脉冲及其经第一脉冲光纤放大器反射的第一反向脉冲进行延迟，以防止第一正向脉冲和第一反向脉冲在脉冲激光发射器的有源光纤中对撞的第一光脉冲延时线；在所述第一脉冲光纤放大器的输出端连接有:用于对第一脉冲光纤放大器输出的第二正向脉冲及其经物体反射的第二反向脉冲进行延迟，以防止第二正向脉冲和第二反向脉冲在第一脉冲光纤放大器的有源光纤中对撞的第二光脉冲延时线。
[0005]本实用新型通过引入第一光脉冲延时线，使来自脉冲激光发射器的正向脉冲和被脉冲光纤放大器反射的反向脉冲产生时间错位，避免二者在脉冲激光发射器的有源光纤中对撞，通过引入第二光脉冲延时线，防止输出光脉冲被物体反射后重新进入原脉冲光纤放大器而与来自脉冲光纤放大器的正向脉冲对撞，在多级级联脉冲光纤放大器的结构中，相邻的脉冲光纤放大器之间以及最后一个脉冲光纤放大器之后设置光脉冲延时线具有同样效果。因此，本实用新型通过光脉冲延时线避免了反向光脉冲与正向脉冲竞争载流子，并且防止正反脉冲干涉而增加光的峰值功率，保护有源光纤。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型实施例提供的脉冲光纤激光器的结构示意图(一)；
[0007]图2是本实用新型实施例提供的脉冲光纤激光器的光脉冲延时线工作原理图；
[0008]图3是本实用新型实施例提供的脉冲光纤激光器的结构示意图(二)；
[0009]图4是本实用新型实施例提供的脉冲光纤激光器的结构示意图(三)。
【具体实施方式】
[0010]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0011]以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述:
[0012]请参考图1，本实用新型实施例提供一种脉冲光纤激光器，包括脉冲激光发射器I和第一脉冲光纤放大器3，脉冲激光发射器I可以是光纤激光器，也可以是半导体激光器；第一脉冲光纤放大器3放大来自脉冲激光发射器I的短脉冲，得到高输出功率的短光脉冲。在脉冲激光发射器I和第一脉冲光纤放大器3之间连接有第一光脉冲延时线2，在第一脉冲光纤放大器3的输出端连接有第二光脉冲延时线4，优选的，可以在第二光脉冲延时线4的输出端设置隔离器5。该第一光脉冲延时线2和第二光脉冲延时线4均为光纤，第一光脉冲延时线2对脉冲激光发射器I输出的第一正向脉冲L11及其经第一脉冲光纤放大器3反射的第一反向脉冲L12进行延迟，防止第一正向脉冲L11和第一反向脉冲L12在脉冲激光发射器I的有源光纤中对撞；第二光脉冲延时线4对第一脉冲光纤放大器3输出的第二正向脉冲L21及其经物体反射的第二反向脉冲L22进行延迟，防止第二正向脉冲L21和第二反向脉冲L22在第一脉冲光纤放大器3的有源光纤中对撞。
[0013]具体原理参考图2，假设一个方形光脉冲在前一级有源光纤201中产生，光脉冲的宽度为T秒。在光脉冲宽度T内，光脉冲的波前标记为第I点，中间点标记为第N/2点，最后一点标记为第N点。由于光纤的折射率η约为1.45，则光在光纤中传输I米长所需要的时间为米/(C/n)?4.8ns，C为真空中的光速。在此，将光脉冲每间隔I米传输距离(也就是传输4.8ns)标记为一个点。如果在前一级的有源光纤201的输出端(A处)连接有I米长的延时光纤202，正向传输的光脉冲在该延时光纤202的尾端(B处)被反射，那么第一个点被B处反射时，第二点正好到达A处，第一点被B处反射后反向传输到A处时，第三点正向到达A处，被反射的第一点继续沿有源光纤201反向传输时必然会接连与第三点后的各脉冲点相撞，如此类推，第二点、第三点、…、第N点也是如此，这样，该方波的反向脉冲与其正向脉冲在有源光纤201中对撞。为了防止上述正反向脉冲在有源光纤中的相撞，对于上述I米的延时光纤202，光脉冲的宽度T不能出现第三点，也就是T必须小于等于4.8ns*2=9.6ns，保证反向脉冲露出延时光纤202的A端时，正向脉冲已经全部进入延时光纤202。如此可以反向类推，当光脉冲的宽度确定时，延时光纤202的长度要足够长，才能保证反向脉冲进入有源光纤201中时，其正向脉冲已经全部进入延时光纤202，避免二者同时存在于有源光纤201，光脉冲延时光纤202的长度和可允许的光脉冲宽度是正比关系。
[0014]基于上述原理，第一、第二光脉冲延时线的长度L应该满足L彡TC/(2n)，T为光脉冲宽度，C为真空中光速，η为第一、第二光脉冲延时线的折射率，光脉冲的延时时间为t =2L/(C/n)，光脉冲延时时间t大于光脉冲的宽度T。
[0015]根据以上分析可知光脉冲延时线的长度L最小为L = TC/(2n)，光脉冲延时线的长度增加时，可允许的脉冲宽度更大，对于既定宽度的脉冲，也可以十分显著的防止正反脉冲的对撞，然而并不是越长越好，还要考虑到有源光纤中载流子反转的时间，即反转载流子被前一个光脉冲耗尽后，再次实现载流子反转的时间，如果长度过大，延时时间超过了载流子的反转时间，反向脉冲进入有源光纤时将被放大，影响激光器的性能，光脉冲延时线的理想长度为L略大于TC/(2η)，但要远远小于载流子反转时间对应的长度，及延时时间远远小于载流子的反转时间。
[0016]可以理解，上述原理是以有源光纤和光脉冲延时线直接对接的情况进行分析，在实际中，该第一光脉冲延时线2可能是和脉冲激光发射器I的有源光纤直接连接，也有可能是通过其他结构间接连接，而无论是何种连接方式，均以上述设置方式确定第一光脉冲延时线2的长度都可以解决上述问题，同理，第二光脉冲延时线4和第一脉冲光纤放大器3中的有源光纤的连接也可以是直接或间接连接，其长度同样按照上述方式确定。
[0017]进一步的，隔离器5设置于第二光脉冲延时线4的输出端，可以阻止第一脉冲光纤放大器3输出的光脉冲经过隔离器输出侧的其他物体反射回来的反向脉冲，进一步阻断反向脉冲的传输。
[0018]本实用新型实施例在脉冲激光发射器I和第一脉冲光纤放大器3之间以及第一脉冲光纤放大器3和输出隔离器5之间设置第一光脉冲延时线2和第二光脉冲延时线4，对光脉冲的传输进行延迟，特别是对反向光脉冲进行延迟，使正向脉冲和反向脉冲产生时间错位，防止来自第一脉冲光纤放大器3的反向脉冲与来自脉冲激光发射器I的正向脉冲在脉冲激光发射器I的有源光纤中对撞，以及防止输出光脉冲被物体反射后重新进入原第一脉冲光纤放大器3而与来自第一脉冲光纤放大器3的正向脉冲对撞，进而避免反向光脉冲与正向脉冲竞争载流子，并且防止正反脉冲干涉而增加光的峰值功率，保护有源光纤。此脉冲光纤激光器适用于波长为I μπι?2 μπι的纳秒、皮秒、飞秒脉冲激光器。特别是脉冲宽度较宽的大功率纳秒脉冲光纤激光器，引入该光脉冲延时线的意义就更加重要。
[0019]在本实用新型实施例中，脉冲激光发射器I可以有多种选择，可以采用连续工作光纤激光器和声光晶体光开关组成的脉冲激光器，也可以采用半导体直接调制的脉冲激光种子源激光器。作为一种实施例，如图3，脉冲激光发射器I