新型光纤激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型光纤激光器，包括低功率的种子半导体激光器和光纤放大器，还包括预失真脉冲驱动器，预失真脉冲驱动器包括预失真脉冲发生器和驱动电路，预失真脉冲发生器产生幅值分布不均匀的脉冲信号或者时间编码的脉冲信号串，注入到驱动电路中，产生的脉冲电流用来驱动种子半导体激光器，产生某一重复频率、脉冲宽度和脉冲形状的激光输出，种子半导体激光器产生的激光注入光纤放大器中，放大后输出到输出光纤进行输出。本实用新型能够实现高功率、平坦的长脉冲宽度激光输出；采用电调制产生预失真的脉冲激光，相比使用额外的强度调制器来获得预失真注入脉冲激光，本实用新型的成本低。
【专利说明】新型光纤激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光【技术领域】，尤其涉及一种高功率、长脉冲宽度、波形平坦的新型脉冲光纤激光器。
【背景技术】
[0002]在大气探测、3D扫描、测风雷达、遥感探测、光学传感(布里渊光时域反射计)、激光频率变换等应用领域，需要高功率、平坦的长脉冲激光。在某些光学传感领域，还需要时间编码的平坦脉冲激光串。而普通光纤放大器不能满足该需求。
[0003]主振荡功率放大技术，是使用一个低功率的激光作为种子光,注入到高功率光纤放大器中，通过功率放大获得在种子光波长处的高功率激光输出。这种技术不但能够获得高功率的激光输出，而且输出激光的波长、重复频率由种子光源决定，光谱宽度和脉冲宽度主要由种子光源决定。
[0004]但是在光纤放大器中，增益光纤存在能量饱和的特性。在光脉冲的上升沿首先进入增益光纤后，获得放大增益，同时消耗了增益光纤中的上能级粒子数。从而使后续激光注入时，光纤中的上能级粒子数减少，导致其获得的增益也减少。因此，在脉冲输出的主振荡功率放大技术中，脉冲前沿获得的增益较高，而脉冲的其余部分的增益呈现为指数衰减的分布，导致输出脉冲在时域上的变形和失真。
[0005]在光纤放大器中，随着功率放大倍数的增大,放大输出脉冲激光的时域变形越严重。随着输入脉冲激光宽度的增加，放大输出脉冲激光的变形失真越严重。因此，很难获得高功率、长脉冲宽度的激光输出。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的问题是:本实用新型的主要目的在于提供预失真种子源结合高功率的光纤放大器，能够实现高功率、平坦的长脉冲宽度激光输出；本实用新型是解决脉冲输入到光纤放大器中，注入激光经过光纤放大过程中由于能量饱和作用导致脉冲激光的上升沿获得高增益而之后脉冲获得增益逐渐减少，并导致脉冲宽度变形严重的问题；或者是在脉冲时间编码的脉冲串激光输入时，放大输出脉冲串的峰值功率差异很大的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是:一种新型光纤激光器，包括低功率的种子半导体激光器和光纤放大器，还包括预失真脉冲驱动器，所述预失真脉冲驱动器包括预失真脉冲发生器和驱动电路，所述预失真脉冲发生器产生幅值分布不均匀的脉冲信号或者时间编码的脉冲信号串，注入到所述驱动电路中，产生的脉冲电流用来驱动所述种子半导体激光器，产生某一重复频率、脉冲宽度和脉冲形状的激光输出，所述种子半导体激光器产生的激光注入所述光纤放大器中，经过所述光纤放大器放大后的激光输出到输出光纤，所述输出光纤将放大后的激光输出。
[0008]所述预失真脉冲发生器包括主控制器和现场可编程逻辑门阵列，所述驱动电路包括数模转换器和功率放大输出部分；所述主控制器实现与用户相关的接口操作及指令和数据的交互通信，并对现场可编程逻辑门阵列进行编程控制；所述现场可编程逻辑门阵列对所述数模转换器进行驱动和控制，将所述主控制器设置好的预失真数字波形输出到所述数模转换器，实现预失真脉冲信号的转换；所述预失真脉冲信号输入到所述功率放大输出部分进行放大，并转换为功率驱动信号输出给种子半导体激光器。
[0009]所述现场可编程逻辑门阵列为高速现场可编程逻辑门阵列；所述数模转换器为高速数模转换器，采样频率大于500MHz ;所述驱动电路为中频高功率放大器。
[0010]所述光纤放大器包括高功率光纤放大器，所述高功率光纤放大器由第二光隔离器、泵浦信号光纤合束器、多模泵浦半导体激光器和双包层增益光纤共同组成，所述第二光隔离器与所述多模泵浦半导体激光器均与所述泵浦信号光纤合束器的输入端相连，所述泵浦信号光纤合束器的输出端与所述双包层增益光纤连接。
[0011]所述高功率光纤放大器为多个级联。
[0012]所述光纤放大器还包括低功率光纤放大器，所述低功率光纤放大器由第一光隔离器、波分复用器、单泵浦半导体激光器和单模增益光纤组成；第一光隔离器与波分复用器的输入端连接；所述波分复用器的输入端与所述单泵浦半导体激光器连接，所述波分复用器的输出端与所述单模增益光纤连接。
[0013]所述低功率光纤放大器为多个级联。
[0014]每级所述高功率光纤放大器之前设有滤波器，所述滤波器为频域和/或时域滤波器。
[0015]每级所述低功率光纤放大器之前设有滤波器，所述滤波器为频域和/或时域滤波器。
[0016]所述双包层增益光纤和所述单模增益光纤为掺稀土镱离子光纤或掺稀土钕离子光纤或掺稀土铒离子光纤或掺稀土铥离子光纤。
[0017]本实用新型具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，能够实现高功率、平坦的长脉冲宽度激光输出；本实用新型是采用电调制产生预失真的脉冲激光，相比使用额外的强度调制器来获得预失真注入脉冲激光，本实用新型的成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型的预失真脉冲驱动器工作原理示意图；
[0020]图3是预失真脉冲信号发生器产生的脉冲形状一；
[0021]图4是预失真脉冲信号发生器产生的脉冲形状二 ；
[0022]图5是具有不同时间编码的脉冲串；
[0023]图6是输入方波波形的种子脉冲激光；
[0024]图7是图6的种子脉冲激光在经过放大后输出的脉冲激光波形；
[0025]图8是以时间关系的0.5次方预失真波形的输入脉冲激光；
[0026]图9是图8的脉冲激光，经过放大后输出脉冲激光的波形；
[0027]图10是以时间关系的I次方预失真波形的输入脉冲激光
[0028]图11是图10的脉冲激光经过放大后输出脉冲激光的波形。
[0029]图中:[0030]
【权利要求】
1.一种新型光纤激光器，包括低功率的种子半导体激光器和光纤放大器，其特征在于:还包括预失真脉冲驱动器，所述预失真脉冲驱动器包括预失真脉冲发生器和驱动电路，所述预失真脉冲发生器产生幅值分布不均匀的脉冲信号或者时间编码的脉冲信号串，注入到所述驱动电路中，产生的脉冲电流用来驱动所述种子半导体激光器，产生某一重复频率、脉冲宽度和脉冲形状的激光输出，所述种子半导体激光器产生的激光注入所述光纤放大器中，经过所述光纤放大器放大后的激光输出到输出光纤，所述输出光纤将放大后的激光输出。
2.根据权利要求1所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述预失真脉冲发生器包括主控制器和现场可编程逻辑门阵列，所述驱动电路包括数模转换器和功率放大输出部分；所述主控制器实现与用户相关的接口操作及指令和数据的交互通信，并对现场可编程逻辑门阵列进行编程控制；所述现场可编程逻辑门阵列对所述数模转换器进行驱动和控制，将所述主控制器设置好的预失真数字波形输出到所述数模转换器，实现预失真脉冲信号的转换；所述预失真脉冲信号输入到所述功率放大输出部分进行放大，并转换为功率驱动信号输出给种子半导体激光器。
3.根据权利要求2所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述现场可编程逻辑门阵列为高速现场可编程逻辑门阵列；所述数模转换器为高速数模转换器，采样频率大于500MHz ;所述驱动电路为中频高功率放大器。
4.根据权利要求1所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述光纤放大器包括高功率光纤放大器，所述高功率光纤放大器由第二光隔离器、泵浦信号光纤合束器、多模泵浦半导体激光器和双包层增益光纤共同组成，所述第二光隔离器与所述多模泵浦半导体激光器均与所述泵浦信号光纤合束器的输入端相连，所述泵浦信号光纤合束器的输出端与所述双包层增益光纤连接。
5.根据权利要求4所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述高功率光纤放大器为多个级联。
6.根据权利要求4或5所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述光纤放大器还包括低功率光纤放大器，所述低功率光纤放大器由第一光隔离器、波分复用器、单泵浦半导体激光器和单模增益光纤组成；第一光隔离器与波分复用器的输入端连接；所述波分复用器的输入端与所述单泵浦半导体激光器连接，所述波分复用器的输出端与所述单模增益光纤连接。
7.根据权利要求6所述的新型光纤激光器，其特征在于:所述低功率光纤放大器为多个级联。
8.根据权利要求7所述的新型光纤激光器，其特征在于:每级所述高功率光纤放大器之前设有滤波器，所述滤波器为频域和/或时域滤波器。
9.根据权利要求7所述的新型光纤激光器，其特征在于:每级所述低功率光纤放大器之前设有滤波器，所述滤波器为频域和/或时域滤波器。
【文档编号】H01S3/0941GK203456726SQ201320490664
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】段云峰, 郑志胜, 李伟俊, 王嘉宁 申请人:天津峻烽伟业光电科技有限公司