CN109193328A - 一种可进行脉冲选择的激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可进行脉冲选择的激光器，包括锁模脉冲激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器；利用信号发生器产生脉冲信号触发驱动电路，进而使半导体激光器产生脉冲输出，半导体脉冲激光器作为调制器，锁模激光器作为主激光器，使半导体激光器对锁模脉冲激光器输出的脉冲进行选择，使其输出的重复频率可调，降低了锁模脉冲的脉冲抖动，同时也增加输出功率。本发明输出激光重复频率可调、结构简单、脉冲稳定、窄线宽、窄脉冲等优点，可应用于雷达探测等领域。

Description

一种可进行脉冲选择的激光器
技术领域
本发明属于激光技术与非线性光学领域，尤其涉及一种可进行脉冲选择的激光器。
背景技术
近些年，脉冲激光技术尤其是超短脉冲激光技术发展迅速，超短脉冲激光在非线性光学、光信息处理、医疗和激光雷达等众多领域应用广泛。常见的短脉冲激光产生方法有锁模技术、调Q技术和增益开关技术等，利用这些技术可以产生不同重复频率、不同脉宽、不同峰值功率的脉冲激光输出。
调Q脉冲激光器产生的脉冲宽度较宽，一般在纳秒量级(微芯片激光器可产生皮秒量级的脉冲)，重复频率也较低，而且主动调Q需要谐振腔内置调制元件，会增加损耗和系统复杂性。锁模激光器的锁模元件一般价值昂贵且易损坏，且锁模激光器的重复频率和脉冲宽度可调性不强。
相比调Q和锁模技术，增益开关半导体激光器结构简单，设置灵活(可通过改变电信号的参数、形状控制输出脉冲特性)，性能稳定，重频连续可调，高频响应能力强，容易实现可调谐输出。这种激光器的缺点也很多，比如直接输出的脉冲宽度较宽、脉冲功率很低、脉冲抖动较大、光谱质量差等。然而其与注入锁定技术结合，能够极好的提高激光器的输出性能。
发明内容
为了解决锁模激光器重复频率不可调，增益开关半导体激光器的输出的脉冲宽度较宽、脉冲功率低、脉冲抖动较大、光谱质量差等问题，本发明提供一种可进行脉冲选择的激光器，将锁模脉冲种子光注入至半导体脉冲激光器，实现了重复频率可调的选择脉冲输出。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可进行脉冲选择的激光器，包括：锁模脉冲激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器。
信号发生器连接驱动电路提供脉冲触发，驱动电路连接半导体激光器提供电驱动，半导体激光器连接光纤环形器的b端口，锁模脉冲激光器连接光纤环形器的a端口，最后从光纤环形器的c端口输出。
所述光纤环形器分别连接锁模脉冲激光器和半导体激光器，信号发生器触发驱动电路进而激励半导体激光器使其产生纳秒或者皮秒级的脉冲输出，输出脉冲的形状通过调节信号发生器的触发信号进行设置。锁模脉冲激光器输出脉冲激光通过光纤环形器将其注入到半导体激光器中，半导体激光器的脉冲输出将所述脉冲激光调制成与半导体激光器重复频率相同的脉冲激光，最后，调制后的脉冲激光再经过光纤环形器输出端口输出。
作为优选，锁模脉冲激光器采用环形腔结构，泵浦光通过波分复用器(WDM)去激发掺铒光纤并且在腔内形成激光振荡，SESAM作为锁模装置，隔离器和耦合器的一端分别来控制激光在环形腔内单向传输和用做激光谐振腔输出端，偏振控制器来控制激光输出的偏振态视其为线偏振光脉冲输出。
作为优选，锁模激光器与半导体激光器输出的中心波长相同。
锁模脉冲激光器的泵浦源是半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
所述半导体脉冲激光器采用超辐射(SLD)半导体脉冲激光器、分布布拉格反射(DBR)脉冲半导体激光器或分布式反馈(DFB)脉冲半导体激光器其中的一种。
所述增益光纤是掺铒光纤或掺铒光子晶体光纤。
所述的隔离器、波分复用器为保偏型。
本发明一种可进行脉冲选择的激光器具有以下优点：
1、本发明使用半导体激光器对锁模脉冲激光器进行调制，利用种子注入技术，使半导体激光器对锁模脉冲激光器输出的脉冲进行选择，使其输出的重复频率可调，降低了锁模脉冲的脉冲抖动，同时也增加输出功率。
2、本发明结构简单，设置灵活(可通过改变电信号的参数、形状控制输出脉冲特性)，性能稳定，重频连续可调，高频响应能力强，容易实现可调谐输出。
3、输出的激光可以通过信号发生器来调节所需要的波形。
附图说明
图1为基于可进行脉冲选择的激光器的结构示意图；
图2为环形腔结构锁模光纤激光器与脉冲半导体激光器获得单纵模脉冲输出示意图。
图中：1、泵浦源，2、波分复用耦合器，3、掺杂光纤，4、隔离器，5、偏振控制器，6、分束器，7、光纤环形器，8、隔离器，9、信号发生器，10、驱动电路，11、半导体激光器。
具体实施方式
结合图示和实例对本发明做进一步说明。
如图2所示，本发明提供一种可进行脉冲选择的激光器，将锁模脉冲种子光注入至半导体脉冲激光器，实现了重复频率可调的选择脉冲输出。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可进行脉冲选择的激光器，包括：锁模脉冲激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器。
信号发生器连接驱动电路提供脉冲触发，驱动电路连接半导体激光器提供电驱动，半导体激光器连接光纤环形器的b端口，锁模脉冲激光器连接光纤环形器的a端口，最后从光纤环形器的c端口输出。
所述光纤环形器分别连接锁模激光器和半导体激光器，信号发生器触发驱动电路进而激励半导体激光器使其产生纳秒或者皮秒级的脉冲输出，输出脉冲的形状通过调节信号发生器的触发信号进行设置。锁模激光器输出脉冲激光通过光纤环形器将其注入到半导体激光器中，半导体激光器的脉冲输出将所述锁模激光调制成与半导体激光器重复频率相同的脉冲激光，最后，调制后的脉冲激光再经过光纤环形器输出端口输出。
作为优选，锁模脉冲激光器采用一种环形腔结构，泵浦光通过波分复用器(W DM)去激发掺铒光纤并且在腔内形成激光振荡，SESAM作为锁模装置，隔离器和耦合器的一端分别来控制激光在腔内单向传输和用做激光谐振腔输出端，偏振控制器来控制激光输出的偏振态视其为线偏振光脉冲输出。
作为优选，锁模激光器与半导体激光器输出的中心波长相同。
所述的泵浦源是半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
所述半导体脉冲激光器采用超辐射(SLD)半导体脉冲激光器、分布布拉格反射(DBR)脉冲半导体激光器或分布式反馈(DFB)脉冲半导体激光器其中的一种。
所述增益光纤是掺铒光纤或掺铒光子晶体光纤。
所述的隔离器、波分复用器、掺杂光纤和分束器等为保偏型。
实施实例
如图2泵浦源1选用中心波长为976nm的半导体激光二极管；波分复用耦合器2选用(2+1)×1泵浦信号耦合器，如6/125型号；增益光纤3可选美国Nufern公司生产的高性能掺铒光纤；光隔离器4，8选偏振无关光隔离器；激光分束器6选用2×1分束器；光纤环形器7、13偏振无关光纤环形器；锁模器件12选用SESAM，信号发生器9选用可发射任意波形信号；驱动电路板10支持皮秒或者纳秒任意波形脉冲信号输出；半导体激光器8选用输出激光中心波长为1550nm的超辐射半导体脉冲激光器或1550nm分布式反馈(DFB)激光器。
泵浦源1连接波分复用耦合器2的泵浦输出端，进入掺铒光纤3，输出的激光经过隔离器4通过偏振控制器5控制其偏振态，偏振控制器5连接激光分束器6，光纤环形器13的d端连接偏振控制器5，f端连接SESAM进行锁模，e端连接激光分束器，最后1550nm的脉冲光从激光分束器输出，此结构即为环形腔结构；将光激光分束器6的输出端与光纤环形器7的a端口相连；光纤环形器7的b端口与半导体激光器11相连；信号发生器9连接驱动电路板10信号输入端，半导体激光器11固定在激光驱动板10的输出端；光纤环形器7的c端口连接第二光隔离器8的输入端，第二光隔离器8的输出端作为激光输出端，即可得到中心波长为1550nm的单纵模任意脉冲激光输出。

Claims (8)

1.一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：包括锁模脉冲激光器、光纤环形器、信号发生器、驱动电路和半导体激光器；
信号发生器连接驱动电路提供脉冲触发，驱动电路连接半导体激光器提供电驱动，半导体激光器连接光纤环形器的b端口，锁模脉冲激光器连接光纤环形器的a端口，最后从光纤环形器的c端口输出。
2.根据权利要求1所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：所述光纤环形器分别连接锁模脉冲激光器和半导体激光器，信号发生器触发驱动电路进而激励半导体激光器使其产生纳秒或者皮秒级的脉冲输出，输出脉冲的形状通过调节信号发生器的触发信号进行设置；锁模脉冲激光器输出脉冲激光通过光纤环形器将其注入到半导体激光器中，半导体激光器的脉冲输出将所述脉冲激光调制成与半导体激光器重复频率相同的脉冲激光，最后，调制后的脉冲激光再经过光纤环形器输出端口输出。
3.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：锁模脉冲激光器采用环形腔结构，泵浦光通过波分复用器去激发掺铒光纤并且在腔内形成激光振荡，SESAM作为锁模装置，隔离器和耦合器的一端分别来控制激光在环形腔内单向传输和用做激光谐振腔输出端，偏振控制器来控制激光输出的偏振态视其为线偏振光脉冲输出。
4.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：锁模激光器与半导体激光器输出的中心波长相同。
5.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：锁模脉冲激光器的泵浦源是半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
6.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：半导体脉冲激光器采用超辐射半导体脉冲激光器、分布布拉格反射脉冲半导体激光器或分布式反馈脉冲半导体激光器其中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：所述增益光纤是掺铒光纤或掺铒光子晶体光纤。
8.根据权利要求2所述的一种可进行脉冲选择的激光器，其特征在于：所述的隔离器、波分复用器为保偏型。
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