CN101261371A - 时域特性任意可调的脉冲激光源 - Google Patents

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王小林
周朴
李霄
陈子伦
马阎星
马浩统
许晓军
刘泽金
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Abstract

本发明涉及一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调的脉冲激光源。本发明利用相位调制和相干光干涉的方法获得输出波形、重复频率、脉宽任意可调的脉冲激光。利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。本发明提出的提供的脉冲激光源频带宽，相位调制器可以采用工作频率达10GHZ的LiNbO3晶体等，可以实现极窄脉冲输出。适用范围广，适用于激光加工、信息光电子、激光测量等多项激光技术应用领域。

Description

时域特性任意可调的脉冲激光源
技术领域
本发明涉及一种激光源，尤其是一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调的脉冲激光源。这种激光源作为一种崭新的脉冲光源，可以广泛应用于激光加工、信息光电子、激光测量等领域。
背景技术
在激光加工、信息光电子、激光测量等激光技术应用领域，激光源是其中一项核心设备。在实际应用过程中，通常需要一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调的脉冲激光。传统的脉冲光源产生系统主要采用锁模、调Q、腔倒等技术。经过多年的发展，这些技术现都已经比较成熟，重复频率可调的脉冲激光源也已经取得了很大的进展。但是在本发明提出之前，还未见到关于一种输出波形、重复频率、脉宽等时域特性均可以任意调制的脉冲激光源的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种满足激光技术应用领域需求的脉冲激光源。激光波形、重复频率、脉宽等时域特性任意可调，调谐范围宽，对实验环境和仪器设备没有特殊要求，系统组成简单，性能可靠。
本发明的技术解决方案是：
利用相位调制和相干光干涉的方法获得输出波形、重复频率、脉宽任意可调的脉冲激光。其特点在于：利用分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。整个系统由连续波激光器1，分束器2，相位调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器7等组成。
所述的连续波激光器1种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体激光器、光纤激光器等任意种类的激光器；所述的分束器2类型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件；所述相位调制器3和6类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起到激光光束相位调制效果的器件；所述信号发生器4类型不限，可以是计算机，也可以是集成电路芯片，也可以是模块化的商品等可以产生波形可调电压信号的器件；所述的合束器5类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件；噪声相位控制器7类型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。
本发明产生时域特性任意可调的脉冲激光的实现过程如下：
连续波激光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位调制器3和6进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发送波形可调的电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再利用合束器5将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器1，满足干涉条件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间可能存在时变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器7通过实时检测相位差并利用相位调制器6反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两束光发生稳定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式输出，脉冲的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得输出波形、重复频率、脉宽可以任意调制的脉冲激光。
上述思想已经为发明人所在实验室进行的实验证实，这种输出波形、重复频率、脉宽任意可调的脉冲激光方案完全可行。
采用本发明可以达到以下技术效果：
1、本发明提供了一种脉冲激光源，它利用相位调制和相干光干涉的方法获得可调谐脉冲激光，输出波形与信号发生器施加的电压信号波形完全一致，可以获得任意波形、重复频率、脉宽的脉冲激光输出。
2、本发明提供的可调谐脉冲激光源系统结构简单，操作方便，性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求。
3、本发明提出的提供的脉冲激光源频带宽，相位调制器可以采用工作频率达10GHZ的LiNbO3晶体等，可以实现极窄脉冲输出。
4、本发明提供的脉冲激光源适用范围广，适用于激光加工、信息光电子、激光测量等多项激光技术应用领域。
附图说明
图1为本发明的系统结构原理示意图
图2为本发明提供的脉冲激光源输出波形为正弦波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形
图3为本发明提供的脉冲激光源输出波形为方波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形
图4为本发明提供的脉冲激光源输出波形为锯齿波的情形，上图为信号发生器施加的电压波形，下图为激光输出波形
具体实施方式
如图1所示，整个脉冲激光源系统由连续波激光器1，分束器2，相位调制器3和6，信号发生器4，合束器5，噪声相位控制器6等组成。连续波激光器1的输出光束被分束器2分成两路，两路光束分别经过相位调制器3和7进行相位调制和噪声相位补偿。信号发生器4向相位调制器3发送波形可调的电压信号，经过相位调制器3的一路光束的相位受到了调制。再利用合束器5将两路光束进行合成，由于两路光束来源于同一个连续波激光器1，满足干涉条件，两束光之间将产生干涉。但由于外界环境的影响，两束光之间可能存在时变的相位差，影响干涉效果。噪声相位控制器6通过实时检测相位差并利用相位调制器7反馈回激光系统，控制光束相位差为固定常数，使得两束光发生稳定的干涉。在严格相位控制条件下，干涉后的光束将以脉冲的形式输出，脉冲的波形由信号发生器4的电压信号波形决定，从而获得输出波形、重复频率、脉宽可以任意调制的脉冲激光。

Claims (7)

1、时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在该光源于通过连续波激光器(1)，分束器(2)，相位调制器(3)和(6)，信号发生器(4)，合束器(5)，噪声相位控制器(7)组成的波形发生器系统获得，具体方式为：分束器将连续波激光器的输出光束分成两路，对其中一路光束进行相位调制，另一路用作相位噪声控制，再利用合束器将两路激光进行合成；通过改变相位调制的波形获得脉冲激光。
2、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于连续波激光器(1)种类不限，可以是气体激光器、固体激光器、化学激光器、半导体激光器、光纤激光器等任意种类的激光器。
3、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于分束器(2)类型不限，可以是任意一种起到激光光束分光效果的器件。
4、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于相位调制器(3)和(6)类型不限，可以是声光晶体、电光晶体、压电陶瓷等任意种类起到激光光束相位调制效果的器件。
5、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于信号发生器(4)类型不限，可以是计算机，也可以是集成电路芯片，也可以是模块化的商品等可以产生波形可调电压信号的器件。
6、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于合束器(5)类型不限，可以是任意一种起到激光光束合束效果的器件。
7、如权利要求1所述的时域特性任意可调的脉冲激光源，其特征在于噪声相位控制器(7)类型不限，可以是控制电路等任意可以产生控制电压信号的器件。
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