一种抑制光纤激光器尖峰脉冲的方法和设备与流程

本发明涉及光纤激光器领域，更具体来说，涉及一种抑制光纤激光器尖峰脉冲的方法和设备。

背景技术：

1、光纤振荡器包括泵浦源、激光介质、增益介质和光学元件。泵浦源向激光介质中注入能量，将激活离子激发到激发态。激发态的离子会通过受激辐射产生激光，并在光纤中的增益介质得到放大。光学元件用于实现激光束的调节、输出和控制。

2、准连续光纤激光器其输出光脉冲的持续时间较长，介于连续波光纤激光器和脉冲光纤激光器之间。准连续激光器通常使用高能量脉冲泵浦源作为能量输入，泵浦源以脉冲形式向激光器介质提供能量，激发增益光纤中的掺杂粒子，再通过适当的谐振腔，产生特定波长的反射和增强，最终形成准连续激光输出。

3、准连续激光器的脉冲宽度通常在微秒级别或更长，相对于脉冲激光器，它们具有较长的脉冲宽度。准连续激光器通常具有高能量输出能力。准连续激光器的输出较为稳定，脉冲之间的能量和时间间隔相对均匀，可以提供稳定的光源。

4、振荡器泵浦调制的光纤激光器的泵浦光源经过调制器的调制后，被注入到光纤振荡器中。在振荡器中，光经过多次反射和放大，产生振荡和放大效应，最终形成激光输出。振荡器结构使得光纤激光器具有较高的功率转换效率。振荡器结构中的光学放大过程可以有效地将泵浦光能转换为激光光能，减少能量损失。这使得光纤激光器能够提供较高的输出功率，适用于需要高功率激光的应用，如材料加工和激光通信等领域。

5、基于振荡器结构的光纤激光器在刚刚加载泵浦信号的瞬间，激光输出不稳定，会形成强脉冲输出，峰值高于稳定输出几倍甚至十几倍，然后再达到稳定输出。这种现象在基于振荡器泵浦调制的准连续激光器中就显得尤为明显，每个脉冲起始都会有强尖峰。

6、尖峰脉冲的产生对于光纤激光器的应用可能会产生一些不利影响，如产生额外的噪声、降低激光输出的稳定性等，影响整个应用系统的稳定性。因此，在设计和优化准连续激光器时，需要采取一些措施来抑制尖峰脉冲的产生。

7、目前现有技术一般对抑制尖峰脉冲没有很好的方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种抑制光纤激光器尖峰脉冲的方法和设备，有效实现了对光纤激光器输出激光信号中的尖峰脉冲的抑制。

2、第一方面，本发明提供了一种抑制光纤激光器尖峰脉冲的方法，其所述方法包括：

3、生成原始泵浦信号，并获取原始泵浦信号的幅度和宽度；

4、获取基于所述原始泵浦信号生成的第一激光信号的波形，并检测第一激光信号波形中尖峰脉冲的幅度、所述第一激光信号波形稳定时的幅度和相对于原始泵浦信号的延迟时间；

5、基于所检测的原始泵浦信号的幅度、所述第一激光信号波形稳定时的幅度、所述延迟时间和所述尖峰脉冲的幅度，确定用于抑制所述尖峰脉冲的抑制信号的宽度和起始幅度；

6、利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号；

7、利用所述第二泵浦信号来驱动所述光纤激光器生成第二激光信号。

8、在本发明的一个实施例中，其中所述基于所检测的所述尖峰脉冲的幅度和延迟时间，确定用于抑制所述尖峰脉冲的抑制信号的宽度和起始幅度还包括如下步骤：

9、计算所述第一激光信号波形稳定时的幅度与所述尖峰脉冲的幅度二者的第一比值，基于所述第一比值和原始泵浦信号的幅度确定所述抑制信号的起始幅度；或者

10、计算所述原始泵浦信号的幅度和所述尖峰脉冲的幅度二者的第二比值，基于所述第二比值和所述第一激光信号波形稳定时的幅度确定所述抑制信号的起始幅度；以及

11、将所述延迟时间确定为所述抑制信号的宽度。

12、在本发明的又一个实施例中，其中所述基于所述第一比值和原始泵浦信号的幅度确定所述抑制信号的起始幅度还包括如下步骤：

13、将所述第一比值乘以所述原始泵浦信号的幅度来确定所述抑制信号的起始幅度；或者

14、所述基于所述第二比值和所述第一激光信号波形稳定时的幅度确定所述抑制信号的起始幅度还包括如下步骤：

15、将所述第二比值乘以所述第一激光信号波形稳定时的幅度确定所述抑制信号的起始幅度。

16、在本发明的又一个实施例中，其中所述利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号还包括：

17、紧接着在所述原始泵浦信号的前沿加上所述抑制信号生成第二泵浦信号的波形。

18、在本发明的又一个实施例中，其中所述紧接着在所述原始泵浦信号的前沿加上所述所述抑制信号生成第二泵浦信号的波形还包括如下步骤：

19、所述抑制信号从所述起始幅度上升到所述原始泵浦信号的幅度。

20、在本发明的又一个实施例中，其中所述利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号还包括：

21、在接收到所述原始泵浦信号时生成所述抑制信号；

22、将所述原始泵浦信号延迟所述抑制信号的宽度；

23、将所述生成的抑制信号与所述延迟后的原始泵浦信号相加获得所述第二泵浦信号。

24、在本发明的另一个实施例中，其中所述利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号还包括：

25、将所述抑制信号宽度确定为调制信号的宽度；

26、将所述原始泵浦信号的幅度与所述抑制信号的起始幅度相减的结果确定为调制信号起始幅度；

27、在接收到所述原始泵浦信号时生成所述调制信号；

28、将所述原始泵浦信号与所述调制信号相减生成第二泵浦信号。

29、在本发明的又一个实施例中，其中所述利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号还包括：

30、将所述抑制信号宽度确定为调制信号的宽度；

31、将所述原始泵浦信号的幅度与所述抑制信号的起始幅度相减的结果确定为调制信号起始幅度；

32、将所述原始泵浦信号的宽度扩宽所述抑制信号的宽度；

33、将所述扩宽后的原始泵浦信号与所述调制信号相减生成第二泵浦信号。

34、第二方面，本发明还提供了一种抑制光纤激光器尖峰脉冲的设备，其中包括：原始泵浦信号生成装置、激光信号检测装置、第二泵浦信号生成装置、计算装置以及光纤激光器；

35、所述原始泵浦信号生成装置用于生成原始泵浦信号，获得所述原始泵浦信号的幅度和宽度，并将其反馈给所述计算装置；

36、所述激光信号检测装置用于获取基于所述原始泵浦信号生成泵浦光驱动所述光纤激光器产生的第一激光信号的波形，并检测第一激光信号波形中尖峰脉冲的幅度、所述第一激光信号波形稳定时的幅度和相对于所述原始泵浦信号的延迟时间，并将其反馈给所述计算装置；

37、所述计算装置基于所检测的原始泵浦信号的幅度、所述第一激光信号波形稳定时的幅度、所述延迟时间和所述尖峰脉冲的幅度，确定用于抑制所述尖峰脉冲的抑制信号的宽度和起始幅度；

38、所述第二泵浦信号生成装置利用所述抑制信号调制所述原始泵浦信号，生成第二泵浦信号；

39、所述光纤激光器利用所述第二泵浦信号驱动产生泵浦光生成第二激光信号。

40、在本发明的一个实施例中，所述计算装置还包括：

41、抑制信号幅度确定装置，其用于：

42、计算所述第一激光信号波形稳定时的幅度与所述尖峰脉冲的幅度二者的第一比值，将所述第一比值乘以所述原始泵浦信号的幅度来确定所述抑制信号的起始幅度，并反馈给所述第二泵浦信号生成装置；或者

43、计算所述原始泵浦信号的幅度和所述尖峰脉冲的幅度二者的第二比值，将所述第二比值乘以所述第一激光信号波形稳定时的幅度确定所述抑制信号的起始幅度，并反馈给第二泵浦信号生成装置；以及

44、抑制信号宽度确定装置，其用于将所述延迟时间确定为所述抑制信号的宽度，并反馈给第二泵浦信号生成装置。

45、在本发明的另一个实施例中，其中第二泵浦信号生成装置还包括信号生成模块、原始泵浦信号调制模块、合并模块；

46、所述信号生成模块在接收到所述原始泵浦信号时生成抑制信号；

47、所述原始泵浦信号调制模块用于将原始泵浦信号延迟；

48、所述合并模块用于将抑制信号与延迟后的原始泵浦信号相加生成所述第二泵浦信号。

49、在本发明的另一个实施例中，其中所述原始泵浦信号调制模块用于原始泵浦信号延迟所述抑制信号的宽度。

50、在本发明的另一个实施例中，所述计算装置还包括：

51、调制信号宽度确定装置，用于将所述抑制信号宽度确定为调制信号的宽度，并反馈给所述第二泵浦信号生成装置；

52、调制信号幅度确定装置，用于将所述原始泵浦信号的幅度与所述抑制信号的起始幅度相减的结果确定为调制信号起始幅度，并反馈给第二泵浦信号生成装置。

53、在本发明的另一个实施例中，其中第二泵浦信号生成装置还包括信号生成模块和合并模块；

54、所述信号生成模块在接收到所述原始泵浦信号时生成所述调制信号；

55、所述合并模块用于将调制信号与原始泵浦信号相减生成所述第二泵浦信号。

56、在本发明的另一个实施例中，其中第二泵浦信号生成装置还包括原始泵浦信号调制模块，其用于将原始泵浦信号的宽度扩宽所述抑制信号宽度；

57、所述合并模块用于将调制信号与扩宽后的原始泵浦信号相减生成所述第二泵浦信号。

58、本发明的抑制光纤激光器尖峰脉冲产生的方法通过在泵浦源信号方波前加入一个抑制尖峰脉冲产生的方波，或者其他波形。调整好合适的高度（功率）和宽度（时间），使激光器强脉冲尖峰发生在主方波上升沿阶段，淹没在主方波的上升沿中，使得激光信号完全跟准泵浦源信号，形成标准方波输出。