CN108462027A - 一种光纤激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种光纤激光装置，包括：时序控制电路、至少两个激光器、波分复用器和光纤放大器，其中，时序控制电路的输出端与至少两个激光器的控制端相连，至少两个激光器的输出端与波分复用器的输入端相连，波分复用器的输出端通过传输光纤与光纤放大器相连；时序控制电路生成各激光器的激光发射时序，至少两个激光器分别根据激光发射时序发射激光，波分复用器将不同时序的激光波分复用后通过传输光纤传输至光纤放大器，光纤放大器将由至少两个激光器发射的激光的功率放大。利用时序控制电路控制至少两个激光器按照激光发射时序发射激光，可以提高光纤激光装置发射激光脉冲的重频，从而提高光纤激光装置在进行远距离探测的角度分辨率。

Description

一种光纤激光装置
技术领域
本发明实施例涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种光纤激光装置。
背景技术
脉冲光纤激光器由于具有光束质量高、光斑尺寸小、能量高、重复频率高等优点，因而在激光雷达中用于远距离探测受到广大研究者的青睐。
目前，激光雷达远距离探测主要采用飞行时间(Time of flight，TOF)测距法，在采用飞行时间测距法进行远距离探测时，激光器发射脉冲的重频需小于极限频率，即每个脉冲返回到雷达探测器后才能发射下一个脉冲。然而激光雷达在进行远距离探测时需要高角度分辨率，角度分辨率受脉冲重频的影响，重频高则角度分辨率就高，因而提高激光器发射脉冲的重频显得尤为重要。
发明内容
本发明实施例提供一种光纤激光装置，提高光纤激光装置发射激光脉冲的重频，从而提高光纤激光装置在进行远距离探测的角度分辨率。
第一方面，本发明实施例提供了一种光纤激光装置，该装置包括：
时序控制电路、至少两个激光器、波分复用器和光纤放大器，其中，所述时序控制电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端相连，所述至少两个激光器的输出端与所述波分复用器的输入端相连，所述波分复用器的输出端通过传输光纤与所述光纤放大器相连；
所述时序控制电路生成各激光器的激光发射时序，所述至少两个激光器分别根据所述激光发射时序发射激光，所述波分复用器将不同时序的激光波分复用后通过所述传输光纤传输至所述光纤放大器，所述光纤放大器将由所述至少两个激光器发射的激光的功率放大。
进一步地，所述至少两个激光器发射的激光的重复频率相同而波长不同，所述至少两个激光器发射激光的时间间隔相同。
进一步地，所述光纤放大器包括第一光纤放大器和第二光纤放大器。
进一步地，所述第一光纤放大器包括：第一泵浦激光器、第一合束器、第一增益光纤、第一窄带滤波器和第一光纤隔离器；其中，所述波分复用器的输出端通过传输光纤与所述第一合束器的输入端相连，所述第一泵浦激光器的输出端与所述第一合束器的输入端相连，所述第一合束器的输出端与所述第一增益光纤一端相连，所述第一增益光纤的另一端与所述第一窄带滤波器的输入端相连，所述第一窄带滤波器的输出端与所述第一光纤隔离器的输入端相连；
所述第一泵浦激光器产生泵浦激光，所述第一合束器将所述泵浦激光和由所述至少两个激光器发射的激光进行合束后输出至所述第一增益光纤，在所述第一增益光纤中由所述至少两个激光器发射的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第一窄带滤波滤除激光中的杂光；所述第一光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
进一步地，还包括：三端口环形器，所述三端口环形器的三个端口分别与所述波分复用器的输出端、所述第一合束器的输入端以及所述第一光纤隔离器输入端相连；相应的，所述第一窄带滤波器为滤波反射镜，所述滤波反射镜将激光中的杂光滤除后反射回所述第一增益光纤；由所述波分复用器输出至所述三端口环形器的激光经与所述第一合束器的输入端相连的端口输出，由所述第一合束器输出至所述三端口环形器的激光经与所述第一光纤隔离器输入端相连的端口输出。
进一步地，所述第二光纤放大器包括所述第一泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，所述第一光纤隔离器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第一泵浦激光器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二合束器的输出端与所述第二增益光纤一端相连，所述第二增益光纤的另一端与所述第二窄带滤波器的输入端相连，所述第二窄带滤波器的输出端与所述第二光纤隔离器的输入端相连；
所述第一泵浦激光器产生泵浦激光，所述第二合束器将所述泵浦激光和由所述第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在所述第二增益光纤中由所述第一光纤隔离器输出的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第二窄带滤波滤除激光中的杂光；所述第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
进一步地，还包括：多模分束器；所述多模分束器的输入端与所述第一泵浦激光器输出端相连、所述多模分束器的输出端分别与所述第一合束器的输入端和第二合束器的输入端相连，用于将由所述第一泵浦激光器输出的泵浦激光均分为功率相同的两束激光。
进一步地，所述第二光纤放大器包括第二泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，所述第一光纤隔离器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二泵浦激光器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二合束器的输出端与所述第二增益光纤一端相连，所述第二增益光纤的另一端与所述第二窄带滤波器的输入端相连，所述第二窄带滤波器的输出端与所述第二光纤隔离器的输入端相连；
所述第二泵浦激光器产生泵浦激光，所述第二合束器将所述泵浦激光和由所述第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在所述第二增益光纤中由所述第一光纤隔离器输出的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第二窄带滤波滤除激光中的杂光；所述第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
进一步地，还包括：至少两个激光器温控电路；
所述至少两个激光器温控电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端一一对应相连，所述至少两个激光器温控电路控制所述至少两个激光器出射的激光不发生波长漂移和功率变化。
进一步地，还包括：至少两个激光器驱动电路，设置于所述时序控制电路和所述至少两个激光器之间；
所述至少两个激光器驱动电路的输入端均与所述时序控制电路的输出端相连，所述至少两个激光器驱动电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端一一对应相连，所述至少两个激光器驱动电路驱动所述至少两个激光器产生预设脉冲宽度的激光。
进一步地，还包括：泵浦激光器驱动电路；
所述泵浦激光器驱动电路的输出端与所述第一泵浦激光器的控制端相连，所述泵浦激光器驱动电路驱动所述泵浦激光器产生泵浦激光。
进一步地，还包括：准直器；所述准直器的输入端与所述光纤放大器的输出端相连，所述准直器对由所述光纤放大器输出的激光进行准直。
本发明实施例提供的光纤激光装置，包括：时序控制电路、至少两个激光器、波分复用器和光纤放大器，其中，时序控制电路的输出端与至少两个激光器的控制端相连，至少两个激光器的输出端与波分复用器的输入端相连，波分复用器的输出端通过传输光纤与光纤放大器相连；时序控制电路生成各激光器的激光发射时序，至少两个激光器分别根据激光发射时序发射激光，波分复用器将不同时序的激光波分复用后通过传输光纤传输至光纤放大器，光纤放大器将由至少两个激光器发射的激光的功率放大。利用时序控制电路控制至少两个激光器按照激光发射时序发射激光，可以提高光纤激光装置发射激光脉冲的重频，从而提高光纤激光装置在进行远距离探测的角度分辨率。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种光纤激光装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二中的一种光纤激光装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三中的一种光纤激光装置的结构示意图。
其中，110-时序控制电路，120-激光器，130-波分复用器，140-光纤放大器，150-准直器，141-第一光纤放大器，142-第二光纤放大器，1411-第一泵浦激光器，1412-第一合束器，1413-第一增益光纤，1414-第一窄带滤波器，1415-第一光纤隔离器，1421-第二合束器，1422-第二增益光纤，1423-第二窄带滤波器，1424-第二光纤隔离器，1425-多模分束器，160-激光器温控电路，170-激光器驱动电路，180-泵浦激光器驱动电路，190-三端口环形器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在采用TOF测距法进行远距离探测时，激光器发射脉冲的重频需小于极限频率，即每个脉冲返回到雷达探测器后才能发射下一个脉冲。例如，假设在进行500米探测时，其极限频率的计算过程如下：光脉冲的飞行距离s为1000米，光速c为3*108米/秒，则极限频率为：f＝c/s＝3*106Hz，要保证每个光脉冲飞行500米远，并回到雷达探测器后再发射下一个光脉冲，,这样每个发射光脉冲才能与接收光脉冲一一对应，所以探测500米远距离，激光器发射脉冲重频需小于300KHz。激光雷达在进行远距离探测时需要高角度分辨率、高刷新频率，所以突破TOF的极限脉冲频率成为急需解决的问题。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种光纤激光装置的结构示意图，该装置可应用于远距离探测，如图1所示，该装置包括：具体包括如下步骤：时序控制电路110、至少两个激光器120、波分复用器130和光纤放大器140。
其中，时序控制电路110的输出端与至少两个激光器120的控制端相连，至少两个激光器120的输出端与波分复用器130的输入端相连，波分复用器130的输出端通过传输光纤与光纤放大器相连。时序控制电路110生成各激光器的激光发射时序，至少两个激光器120分别根据激光发射时序发射激光，波分复用器130将不同时序的激光波分复用后通过传输光纤传输至光纤放大器140，光纤放大器140将由至少两个激光器发射的激光的功率放大。
其中，激光器120可以是单模半导体激光器，可以称为种子源激光器。波分复用器130的作用可以是将一系列载有信息、但波长不同的激光合成一束，沿着单根光纤传输。
可选的，该激光装置还包括准直器150，准直器150的输入端与光纤放大器140的输出端相连，准直器150对由光纤放大器输出的激光进行准直。
可选的，至少两个激光器120发射的激光的重复频率相同而波长不同，且至少了两个激光器120发射激光的时间间隔相同。
本实施例中，光纤激光装置的工作原理可以是，时序控制电路110生成个激光器的激光发射时序后，至少两个激光器120根据激光发射时序发射激光，然后波分复用器130将不同时序的激光复用至一根传输光纤中并传输中光纤放大器140，光纤放大器140将由至少两个激光器发射的激光的功率放大后传输至准直器150，准直器150由光纤放大器140输出的激光进行准直后发射出去。
本实施例提供的光纤激光装置，包括：时序控制电路、至少两个激光器、波分复用器和光纤放大器，其中，时序控制电路的输出端与至少两个激光器的控制端相连，至少两个激光器的输出端与波分复用器的输入端相连，波分复用器的输出端通过传输光纤与光纤放大器相连；时序控制电路生成各激光器的激光发射时序，至少两个激光器分别根据激光发射时序发射激光，波分复用器将不同时序的激光波分复用后通过传输光纤传输至光纤放大器，光纤放大器将由至少两个激光器发射的激光的功率放大。利用时序控制电路控制至少两个激光器按照激光发射时序发射激光，可以提高光纤激光装置发射激光脉冲的重频，从而提高光纤激光装置在进行远距离探测的角度分辨率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种光纤激光装置的结构示意图，以上述实施例为基础，可选的，如图2所示，光纤放大器包括第一光纤放大器141和第二光纤放大器142。
其中，第一光纤放大器141包括第一泵浦激光器1411、第一合束器1412、第一增益光纤1413、第一窄带滤波器1414和第一光纤隔离器1415。其中，波分复用器130的输出端通过传输光纤与第一合束器1412的输入端相连，第一泵浦激光器1411的输出端与第一合束器1412的输入端相连，第一合束器1412的输出端与第一增益光纤1413一端相连，第一增益光纤1413的另一端与第一窄带滤波器1414的输入端相连，第一窄带滤波器1414的输出端与第一光纤隔离器1415的输入端相连。第一泵浦激光器1411产生泵浦激光，第一合束器1412将泵浦激光和由至少两个激光器120发射的激光进行合束后输出至第一增益光纤1413，在第一增益光纤1413中由至少两个激光器120发射的激光被泵浦激光激发而功率放大；第一窄带滤波器1414滤除激光中的杂光；第一光纤隔离器1415对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
第二光纤放大器142包括：第一泵浦激光器1411、第二合束器1421、第二增益光纤1422、第二窄带滤波器1423和第二光纤隔离器1424。其中，第一光纤隔离器1415的输出端与第二合束器1421的输入端相连，第一泵浦激光器1411的输出端与第二合束器1421的输入端相连，第二合束器1421的输出端与第二增益光纤1422一端相连，第二增益光纤1422的另一端与第二窄带滤波器1423的输入端相连，第二窄带滤波器1423的输出端与第二光纤隔离器1424的输入端相连。
第一泵浦激光器1411产生泵浦激光，第二合束器1421将泵浦激光和由第一光纤隔离器1411输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤1422，在第二增益光纤1422中由第一光纤隔离器1411输出的激光被泵浦激光激发而功率放大；第二窄带滤波器1423滤除激光中的杂光；第二光纤隔离器1424对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
可选的，还包括：多模分束器1425；多模分束器1425的输入端与第一泵浦激光器1411输出端相连、多模分束器1425的输出端分别与第一合束器1412的输入端和第二合束器1421的输入端相连，用于将由第一泵浦激光器输出的泵浦激光均分为功率相同的两束激光。
可选的，该装置还包括：至少两个激光器温控电路160。至少两个激光器温控电路160的输出端与至少两个激光器120的控制端一一对应相连，至少两个激光器温控电路控制至少两个激光器出射的激光不发生波长漂移和功率变化。
可选的，该装置还包括：至少两个激光器驱动电路170，设置于时序控制电路110和至少两个激光器120之间。至少两个激光器驱动电路170的输入端均与时序控制电路110的输出端相连，至少两个激光器驱动电路170的输出端与至少两个激光器120的控制端一一对应相连，至少两个激光器驱动电路170驱动至少两个激光器产生预设脉冲宽度的激光。
可选的，还包括：泵浦激光器驱动电路180。泵浦激光器驱动电路180的输出端与第一泵浦激光器1411的控制端相连，泵浦激光器驱动电路170驱动泵浦激光器1411产生泵浦激光。
本实施例中，光纤激光装置的工作原理可以是，激光器驱动电路170驱动激光器120产生预设脉冲宽度的激光，时序控制电路110生成个激光器的激光发射时序。至少两个激光器120分别根据激光发射时序发射激光，激光被波分复用器130复用后传输至第一合束器1412。泵浦激光驱动电路180驱动泵浦激光器产生泵浦激光，泵浦激光被多模分束器1425均分为功率相同的两束激光，其中一束进入第一合束器1412，另一束进入第二合束器1421。进入第一合束器1412的泵浦激光与至少两个激光器120产生的激光合束后进入第一增益光纤1413，在第一增益光纤1413中由至少两个激光器120发射的激光被泵浦激光激发而功率放大。第一窄带滤波器1414将功率放大后的激光中杂光滤除掉，第一光纤隔离器1415对功率放大后的激光进行正向传输及方向隔离，防止激光回光损坏激光器。由第一光纤隔离器1415输出的激光进入第二合束器1421，与进入第二合束器1421的泵浦激光合束后进入第二增益光纤1422，在第二增益光纤1422中由第一光纤隔离器1411输出的激光被泵浦激光激发而功率放大；第二窄带滤波器1423滤除激光中的杂光，第二光纤隔离器1424对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离，防止激光回光损坏激光器。由第二光纤隔离器1424输出的激光进入准直器150，准直器150对激光准直后输出。
本实施中，第一光纤放大器和第二光纤放大器共用一个泵浦光源，不仅可以节省成本，还可以减少激光装置的体积。
本应用场景下，示例性的，以一种基于1550nm波段脉冲的光纤激光装置为例，此激光装置属于MOPA结构，激光脉冲驱动脉宽可调范围为1ns-20ns，重复频率可调范围为10Hz-1MHz，该光纤激光装置包括两个激光器，以突破500m测量距离TOF激光雷达极限频率300KHz为应用场景。其中，一个激光器出射激光的波长为1549.32nm，脉冲宽度3～10，功率为10～20mW，重频为300KHz。另一个激光器出射激光的波长为1550.12nm，脉宽3～10ns，功率为10～20mW，重频为300KHz。两个激光器出射的激光进入波分复用器。波分复用器将两种激光复合在一根光纤上传输，然后进入第一合束器，与此同时泵浦源激光器输出的激光经过多模分束器后有一半的功率的激光也进入第一合束器，两种激光与泵浦光合束后进入第一增益光纤，使两种激光的功率放大。再传输到1550nm窄带滤波器同时把1549.32nm和1550.12nm的激光和少量带宽范围内的ASE信号留在光路中传输，其它大部分ASE光被滤除。1550nm信号光传输至第一光在线隔离器，隔离器的作用是正向传输，反向隔离，隔离度大于30dB，插损约为0.35dB，它可以防止激光回光损坏激光器。由此得到经过第一光纤放大器的两种激光，然后两种激光进入第二合束器，同时泵浦源激光器输出的泵浦激光经过多模分束器后有一半的功率也进入第二合束器，经过一级放大的激光和泵浦光同时进入第二增益光纤，再然后经过ITUT标准34.5CH频率为200G的中心波长为1549.72nm第二滤波器，对两种激光同时滤波。滤波完成后进入第二光纤隔离器，保护内部光学器件。最后由准直器准直光斑输出。其中一个激光器温控电路用于在不同工作环境温度下维持1549.32nm单模半导体激光器的温度进而防止激光发生波长漂移和功率变化，一个激光器驱动电路用于驱动1549.32nm单模半导体激光器产生所需脉冲宽度和重复频率的脉冲信号。另一个激光器温控电路用于在不同工作环境温度下维持1550.12nm单模半导体激光器的温度进而防止激光发生波长漂移和功率变化，另一个激光器驱动电路用于驱动1550.12nm单模半导体激光器产生所需脉冲宽度和重复频率的脉冲信号。时序控制电路用于控制两个激光器的激光发射的时序，泵浦激光器驱动电路用于驱动915nm多模半导体激光器产生泵浦激光。
可选的，第二光纤放大器包括第二泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，第一光纤隔离器的输出端与第二合束器的输入端相连，第二泵浦激光器的输出端与第二合束器的输入端相连，第二合束器的输出端与第二增益光纤一端相连，第二增益光纤的另一端与第二窄带滤波器的输入端相连，第二窄带滤波器的输出端与第二光纤隔离器的输入端相连。
第二泵浦激光器产生泵浦激光，第二合束器将泵浦激光和由第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在第二增益光纤中由第一光纤隔离器输出的激光被泵浦激光激发而功率放大；第二窄带滤波器滤除激光中的杂光；第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
本实施例中，第一光纤放大器和第二光纤放大器各自用一个泵浦光源，可以提高光纤激光装置工作的灵活性。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种光纤激光装置的结构示意图，以上述实施例为基础，可选的，如图3所示，还包括：三端口环形器190，三端口环形器190的三个端口分别与波分复用器130的输出端、第一合束器1412的输入端以及第一光纤隔离器1415输入端相连；相应的，第一窄带滤波器1414为滤波反射镜，滤波反射镜将激光中的杂光滤除后反射回第一增益光纤1413；由波分复用器130输出至三端口环形器的激光经与第一合束器的输入端相连的端口输出，由第一合束器1412输出至三端口环形器的激光经与第一光纤隔离器1415输入端相连的端口输出。
本实施例中，光纤激光装置的工作原理可以是，激光器驱动电路170驱动激光器120产生预设脉冲宽度的激光，时序控制电路110生成个激光器的激光发射时序。至少两个激光器120分别根据激光发射时序发射激光，激光被波分复用器130复用后经端口①进入三端口环形器190，然后经端口②输出进入第一合束器1412。泵浦激光驱动电路180驱动泵浦激光器产生泵浦激光，泵浦激光被多模分束器1425均分为功率相同的两束激光，其中一束进入第一合束器1412，另一束进入第二合束器1421。进入第一合束器1412的泵浦激光与至少两个激光器120产生的激光合束后进入第一增益光纤1413，在第一增益光纤1413中由至少两个激光器120发射的激光被泵浦激光激发而功率放大。滤波反射镜1414将激光中的杂光滤除后反射回第一增益光纤1413，经过第一合束器1412后经端口②进入三端口环形器190，然后经过端口③输出进入第一光纤隔离器1415，第一光纤隔离器1415对功率放大后的激光进行正向传输及方向隔离，防止激光回光损坏激光器。由第一光纤隔离器1415输出的激光进入第二合束器1421，与进入第二合束器1421的泵浦激光合束后进入第二增益光纤1422，在第二增益光纤1422中由第一光纤隔离器1411输出的激光被泵浦激光激发而功率放大；第二窄带滤波器1423滤除激光中的杂光，第二光纤隔离器1424对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离，防止激光回光损坏激光器。由第二光纤隔离器1424输出的激光进入准直器150，准直器150对激光准直后输出。本实施例中，采用滤波反射镜，使得激光在第一光纤放大器中被放大两次。
本实施中，第一光纤放大器和第二光纤放大器共用一个泵浦光源，不仅可以节省成本，还可以减少激光装置的体积。
本应用场景下，示例性的，以一种基于1550nm波段脉冲的光纤激光装置为例，此激光装置属于MOPA结构，激光脉冲驱动脉宽可调范围为1ns-20ns，重复频率可调范围为10Hz-1MHz，该光纤激光装置包括两个激光器，以突破500m测量距离TOF激光雷达极限频率300KHz为应用场景。其中，一个激光器出射激光的波长为1549.32nm，脉冲宽度3～10，功率为10～20mW，重频为300KHz。另一个激光器出射激光的波长为1550.12nm，脉宽3～10ns，功率为10～20mW，重频为300KHz。两个激光器出射的激光进入波分复用器。波分复用器将两种激光复合在一根光纤上传输，经端口①进入三端口环形器，然后经端口②输出进入第一合束器，与此同时泵浦源激光器输出的激光经过多模分束器后有一半的功率的激光也进入第一合束器，两种激光与泵浦光合束后进入第一增益光纤，使两种激光的功率放大。再传输到1550nm窄带滤波器同时可同时把1549.32nm和1550.12nm激光和少量带宽范围内的ASE信号反射回第一增益光纤，其它大部分ASE光被滤除。反向传输的激光经过第一合束器后经端口②进入三端口环形器，然后经过端口③输出进入第一光纤隔离器。第一光纤隔离器的作用是正向传输，反向隔离，隔离度大于30dB，插损约为0.35dB，它可以防止激光回光损坏激光器。由此得到经过第一光纤放大器的两种激光，然后两种激光进入第二合束器，同时泵浦源激光器输出的泵浦激光经过多模分束器后有一半的功率也进入第二合束器，经过一级放大的激光和泵浦光同时进入第二增益光纤，再然后经过ITUT标准34.5CH频率为200G的中心波长为1549.72nm第二滤波器，对两种激光同时滤波。滤波完成后进入第二光纤隔离器，保护内部光学器件。最后由准直器准直光斑输出。其中一个激光器温控电路用于在不同工作环境温度下维持1549.32nm单模半导体激光器的温度进而防止激光器发射的激光发生波长漂移和功率变化，一个激光器驱动电路用于驱动1549.32nm单模半导体激光器产生所需脉冲宽度和重复频率的脉冲信号。另一个激光器温控电路用于在不同工作环境温度下维持1550.12nm单模半导体激光器的温度进而防止激光器发射的激光发生波长漂移和功率变化，另一个激光器驱动电路用于驱动1550.12nm单模半导体激光器产生所需脉冲宽度和重复频率的脉冲信号。时序控制电路用于控制两个激光器的激光发射的时序，泵浦激光器驱动电路用于驱动915nm多模半导体激光器产生泵浦激光。
可选的，第二光纤放大器包括第二泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，第一光纤隔离器的输出端与第二合束器的输入端相连，第二泵浦激光器的输出端与第二合束器的输入端相连，第二合束器的输出端与第二增益光纤一端相连，第二增益光纤的另一端与第二窄带滤波器的输入端相连，第二窄带滤波器的输出端与第二光纤隔离器的输入端相连。
第二泵浦激光器产生泵浦激光，第二合束器将泵浦激光和由第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在第二增益光纤中由第一光纤隔离器输出的激光被泵浦激光激发而功率放大；第二窄带滤波器滤除激光中的杂光；第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
本实施例中，第一光纤放大器和第二光纤放大器各自用一个泵浦光源，可以提高光纤激光装置工作的灵活性。
利用MOPA结构控制激光器两种激光分别发射300KHz脉冲信号，控制其中一个激光器先发射第一个脉冲信号，相隔1.665μs(使两个光脉冲均匀发射)后再控制第二个激光器发射第二个脉冲信号，将这两种光都通过波分复用器实现两种不同波长但中心波长较为接近的光利用一根光纤输出，即利用两种不相同但接近的波长的激光的波分复用，以及两种波长的激光分时发射300KHz的时分复用，实现双波长的可区分的600KHz高重频脉冲光纤激光器。此脉冲光纤激光器发射600KHz重频分别为1549.32nm的300KHz和1550.12nm的300KHz，这600KHz带有波长信息，接收器接收信号时可通过波长和回波信号的时刻与发射信号一一对应。
本实施例提供的光纤激光装置，可增加激光器个数实现多波长。假设激光器为n个，它们分别发射Y KHz脉冲信号，并控制第一个激光器先发射第一个脉冲信号，相隔Xμs(使n个光脉冲均匀发射)后再控制第二个激光器发射第二个脉冲信号，相隔Xμs(使n个光脉冲均匀发射)后再控制第三个发射第三个脉冲信号，……，直至发射完n个脉冲信号，将这n个光脉冲都通过波分复用器实现多个波长不相同但相近的激光利用一根光纤输出。此时从波分复用器输出的光能量较弱，再经过光纤放大器将光信号放大，最后经过准直器准直输出。通过利用多个不相同但相近的波长的激光的波分复用，以及多个波长的激光分时发射YKHz的时分复用，实现多波长的可区分的n*Y KHz高重频脉冲光纤激光器。此脉冲光纤激光器发射n*Y KHz重复频率分别带有波长信息，接收器接收信号时可通过波长和回波信号的时刻与发射信号一一对应，即可实现突破任意测量距离的TOF激光雷达极限频率的多波长光纤激光器。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种光纤激光装置，其特征在于，包括：时序控制电路、至少两个激光器、波分复用器和光纤放大器，其中，所述时序控制电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端相连，所述至少两个激光器的输出端与所述波分复用器的输入端相连，所述波分复用器的输出端通过传输光纤与所述光纤放大器相连；
所述时序控制电路生成各激光器的激光发射时序，所述至少两个激光器分别根据所述激光发射时序发射激光，所述波分复用器将不同时序的激光波分复用后通过所述传输光纤传输至所述光纤放大器，所述光纤放大器将由所述至少两个激光器发射的激光的功率放大。
2.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，所述至少两个激光器发射的激光的重复频率相同而波长不同，所述至少两个激光器发射激光的时间间隔相同。
3.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，所述光纤放大器包括第一光纤放大器和第二光纤放大器。
4.根据权利要求3所述的光纤激光装置，其特征在于，所述第一光纤放大器包括：第一泵浦激光器、第一合束器、第一增益光纤、第一窄带滤波器和第一光纤隔离器；其中，所述波分复用器的输出端通过传输光纤与所述第一合束器的输入端相连，所述第一泵浦激光器的输出端与所述第一合束器的输入端相连，所述第一合束器的输出端与所述第一增益光纤一端相连，所述第一增益光纤的另一端与所述第一窄带滤波器的输入端相连，所述第一窄带滤波器的输出端与所述第一光纤隔离器的输入端相连；
所述第一泵浦激光器产生泵浦激光，所述第一合束器将所述泵浦激光和由所述至少两个激光器发射的激光进行合束后输出至所述第一增益光纤，在所述第一增益光纤中由所述至少两个激光器发射的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第一窄带滤波器滤除激光中的杂光；所述第一光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
5.根据权利要求4所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：三端口环形器，所述三端口环形器的三个端口分别与所述波分复用器的输出端、所述第一合束器的输入端以及所述第一光纤隔离器输入端相连；相应的，所述第一窄带滤波器为滤波反射镜，所述滤波反射镜将激光中的杂光滤除后反射回所述第一增益光纤；由所述波分复用器输出至所述三端口环形器的激光经与所述第一合束器的输入端相连的端口输出，由所述第一合束器输出至所述三端口环形器的激光经与所述第一光纤隔离器输入端相连的端口输出。
6.根据权利要求4或5所述的光纤激光装置，其特征在于，所述第二光纤放大器包括所述第一泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，所述第一光纤隔离器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第一泵浦激光器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二合束器的输出端与所述第二增益光纤一端相连，所述第二增益光纤的另一端与所述第二窄带滤波器的输入端相连，所述第二窄带滤波器的输出端与所述第二光纤隔离器的输入端相连；
所述第一泵浦激光器产生泵浦激光，所述第二合束器将所述泵浦激光和由所述第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在所述第二增益光纤中由所述第一光纤隔离器输出的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第二窄带滤波器滤除激光中的杂光；所述第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
7.根据权利要求6所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：多模分束器；所述多模分束器的输入端与所述第一泵浦激光器输出端相连、所述多模分束器的输出端分别与所述第一合束器的输入端和第二合束器的输入端相连，用于将由所述第一泵浦激光器输出的泵浦激光均分为功率相同的两束激光。
8.根据权利要求4或5所述的光纤激光装置，其特征在于，所述第二光纤放大器包括第二泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纤、第二窄带滤波器和第二光纤隔离器；其中，所述第一光纤隔离器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二泵浦激光器的输出端与所述第二合束器的输入端相连，所述第二合束器的输出端与所述第二增益光纤一端相连，所述第二增益光纤的另一端与所述第二窄带滤波器的输入端相连，所述第二窄带滤波器的输出端与所述第二光纤隔离器的输入端相连；
所述第二泵浦激光器产生泵浦激光，所述第二合束器将所述泵浦激光和由所述第一光纤隔离器输出的激光进行合束后输出至第二增益光纤，在所述第二增益光纤中由所述第一光纤隔离器输出的激光被所述泵浦激光激发而功率放大；所述第二窄带滤波器滤除激光中的杂光；所述第二光纤隔离器对功率放大后的激光进行正向传输和反向隔离。
9.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：至少两个激光器温控电路；
所述至少两个激光器温控电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端一一对应相连，所述至少两个激光器温控电路控制所述至少两个激光器出射的激光不发生波长漂移和功率变化。
10.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：至少两个激光器驱动电路，设置于所述时序控制电路和所述至少两个激光器之间；
所述至少两个激光器驱动电路的输入端均与所述时序控制电路的输出端相连，所述至少两个激光器驱动电路的输出端与所述至少两个激光器的控制端一一对应相连，所述至少两个激光器驱动电路驱动所述至少两个激光器产生预设脉冲宽度的激光。
11.根据权利要求7所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：泵浦激光器驱动电路；
所述泵浦激光器驱动电路的输出端与所述第一泵浦激光器的控制端相连，所述泵浦激光器驱动电路驱动所述泵浦激光器产生泵浦激光。
12.根据权利要求1所述的光纤激光装置，其特征在于，还包括：准直器；所述准直器的输入端与所述光纤放大器的输出端相连，所述准直器对由所述光纤放大器输出的激光进行准直。
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