一种窄脉冲光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域，特别涉及一种窄脉冲光纤激光器。
【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，由增益光纤对光脉冲的压窄对光脉冲的压窄有一定的局限性，如在通常的纳秒MOPA脉冲光纤激光器中，种子源的光脉冲宽度一般为200ns，经过光纤放大器后，光脉冲通常只能压窄到几十纳秒。为了获得更窄的光脉冲，就需要使用高速调制的种子源获得窄脉冲的光信号，这无疑增加了对种子源的要求；而且，窄脉冲宽度的输入光信号将导致较低的输入信号光功率，为了达到目标光功率，就需要增加光纤激光放大器的增益或者增加光纤激光放大器的数量，这无疑增加了系统成本并降低了系统的可靠性；另一方面，在上述窄脉冲宽度输入光信号的情况下，为了增加输入光信号功率，就需要增加信号光的重复频率，因此又会导致单脉冲能量的减少。因此，现有技术仍缺乏一种有效的压窄激光脉冲的解决方案。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种窄脉冲光纤激光器，旨在有效压窄激光脉冲宽度。
[0004]本发明是这样实现的，一种窄脉冲光纤激光器，包括依次连接的脉冲激光发射器、前级光纤激光放大器、光脉冲频移压窄线及后级光纤激光放大器，所述前级光纤激光放大器对所述脉冲激光发射器输出的光脉冲进行放大，放大后的光脉冲在所述光脉冲频移压窄线中产生至少包含受激布里渊散射、拉曼散射、四波混频的非线性效应，使所述光脉冲的能量由波前向尾部汇集，并使波长向长波长方向频移，所述后级光纤激光放大器对所述光脉冲频移压窄线输出的光脉冲进行放大，获得窄脉冲。
[0005]本发明在前级脉冲光纤激光放大器和后级脉冲光纤激光放大器之间设置光脉冲频移压窄线，通过前级脉冲光纤激光放大器将光脉冲放大到一定程度后，使之在光脉冲频移压窄线中实现非线性效应，使能量向脉冲尾部汇聚，进而使脉冲宽度变窄，再通过后级脉冲光纤激光放大器放大，形成高功率的窄脉冲。该窄脉冲光纤激光器与传统技术相比，不需要增加光纤激光放大器的增益或数量，降低了成本和系统的可靠性；不需要增加输入光信号的重复频率，不会导致单脉冲能量的减少；也不需提高对脉冲激光发射器的性能要求，是一种能够有效压窄脉宽并提高单脉冲能量的激光器。
【附图说明】
[0006]图1是本发明实施例提供的窄脉冲光纤激光器的结构示意图(一)；
[0007]图2是本发明实施例提供的窄脉冲光纤激光器的压窄脉宽原理图；
[0008]图3是本发明实施例提供的窄脉冲光纤激光器的结构示意图(二)。
【具体实施方式】
[0009]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0010]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0011]请参考图1，本发明实施例提供一种窄脉冲光纤激光器，包括依次连接的脉冲激光发射器1、前级光纤激光放大器2、光脉冲频移压窄线3 (为光纤结构)及后级光纤激光放大器4，脉冲激光发射器I发出一定宽度的光脉冲，该光脉冲进入前级光纤激光放大器2，被放大的光脉冲在光脉冲频移压窄线3中产生至少包含受激布里渊散射、拉曼散射、四波混频的非线性效应，使光脉冲的能量由波前向尾部汇集，同时波长向长波长方向频移，后级光纤激光放大器4对光脉冲频移压窄线3输出的光脉冲进行再次放大，获得高功率的窄脉冲。
[0012]具体参考图2，以下结合具体实施例和数据对该窄脉冲光纤激光器的工作原理进行阐述:
[0013]如图a，脉冲激光发射器I输出1064nm方形脉冲，宽度10?200ns，调制重复频率30KHz?IMKz，图a以脉冲宽度为150ns为例；
[0014]如图b，前级脉冲光纤激光放大器2将该光脉冲放大，放大后平均功率为400mW?1500mW，光脉冲宽度不变，放大后的光脉冲由波前向尾部呈下降趋势。
[0015]如图C，被放大的光脉冲进入光脉冲移频压窄线3，由于其峰值功率足够高，使其在光脉冲频移压窄线3中产生受激布里渊散射、拉曼散射、四波混频等非线性效应，使其波形发生变化，能量由波前向尾部汇集，即向下降沿汇聚，同时发生向长波长方向的频移；
[0016]如图d，由光脉冲频移压窄线3输出的光脉冲被后级脉冲光纤激光放大器4放大到20W的平均光功率，放大后脉冲尾部汇集的能量远远大于波前的能量，后续通过滤波等方式获得约I?4ns的高峰值功率窄脉冲。
[0017]以上数据仅是一种实施例，本发明的技术方案不局限于上述数据。
[0018]另外，脉冲激光发射器I输出的光脉冲波形不局限于方波，在前级脉冲光纤激光发大器2放大后的波形也可以是平坦的方波而不一定具有下降沿。
[0019]进一步的，光脉冲在光脉冲频移压窄线3中的频移和能量转移的程度是由非线性效应的强度影响的，非线性效应强度越大，能量转移越大，脉冲越窄，而非线性效应是受到输入光脉冲的功率、光脉冲频移压窄线3的长度、芯径决定的，芯径越细、长度越长、输入功率越大，非线性效应越强。因此，可以根据前级脉冲光纤激光放大器2放大后的平均光功率，调节光脉冲移频压窄线3的长度，在获得预定强度的非线性效应的情况下，光脉冲峰值功率越高，光脉冲移频压窄线3的长度可以更短，反之光脉冲峰值功率越低，光脉冲移频压窄线3就需要更长。当然，提高光脉冲峰值功率和延长压窄线3的长度均能够增强非线性效应，在实际中，通常将光脉冲峰值功率的可放大程度和压窄线的长度成本及布线结构综合考虑。
[0020]在本实施例中，前级光纤激光放大器2可输出400mW?1500mW的平均光功率，光脉冲频移压窄线3的长度为100?800m可调。适当调整前级光纤激光器放大器2的平均输出功率和光脉冲频移压窄线3的长度均可以实现预计结果，如前级光纤激光放大器2的平均输出功率为1200mW，光脉冲频移压窄线3的芯径为6微米，长度为400m时，可以得到脉宽2ns、重复频率为200KHz的窄脉冲输出。
[0021]在本发明实施例中，非线性效应越强，其导致的频移