CN202084779U - 高稳定大功率脉冲激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供高稳定大功率脉冲激光器，其中，包括：脉冲发生器，其用于生成电脉冲信号；激光生成器，其用于将所述电脉冲信号转换成光信号输出；光放大器，其用于将所述光信号放大输出；功率反馈控制器，其用于对所述光放大器输出的光信号进行分光采样；光放大器驱动电路，其输入端连接所述功率反馈控制器的信号反馈端，其输出端连接所述光放大器的电流控制端。本实用新型的稳定大功率脉冲激光器极大的提高了在不同工作环境下激光器输出功率的稳定性。

Description

高稳定大功率脉冲激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种高稳定大功率脉冲激光器。

背景技术

分布式光纤温度传感器（DTS）是根据光纤的光时域反射(OTDR)和光纤Raman散射的温度效应设计，用来实时检测光纤不同位置的温度，实现分布式的温度测量的先进仪器。相比传统的传感器，分布式光纤温度传感器（DTS）有着诸多的优点，例如：其集传感与传输于一体，可以实现远距离测量与监控；通过一次测定就可以获取整个光纤区域的一维分布图，将光纤架设成光栅状就可以测定被测区域的二维和三维分布等情况；能在一条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十、几百甚至几千条信息，因此单位信息成本显著降低；测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度。所以，自20世纪80年代以来，人们对实现分布式光纤温度传感的各种技术展开了广泛研究。

现有的分布式光纤温度传感器使用的脉冲激光器大多是采用大电流驱动大功率半导体激光器光纤耦合输出的方式，其中，半导体激光器工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，通过这种方式，现有的分布式光纤温度传感器一般采用高压大电流的MOSFET或者IGBT直接去驱动大功率的半导体激光器，产生激光输出。

但是，这种采用单LD耦合输出的分布式光纤温度传感器具有如下的致命缺陷：1、输出功率不够，这对测温系统测温精度、测温距离会产生直接影响，受困于现有半导体激光器的性能，输出光功率目前很难再有提高；2、输出功率易受工作环境的影响，这种方式产生的脉冲激光属于大功率、高速度的脉冲光无法进行功率控制，处于非受控状态，输出功率的稳定性无法保证。

发明内容

本实用新型提供一种高稳定大功率脉冲激光器，以解决目前分布式光纤温度传感器中激光器输出功率不够大且输出功率不够稳定的缺点。

本实用新型公开一种高稳定大功率脉冲激光器，其中，包括： 

脉冲发生器，其用于生成电脉冲信号；

激光生成器，其用于将所述电脉冲信号转换成光信号输出，；

光放大器，其用于将所述光信号放大输出。

    上述的高稳定大功率脉冲激光器，其中，还包括：

功率反馈控制器，其用于对所述光放大器输出的光信号进行分光采样；

光放大器驱动电路，其输入端连接所述功率反馈控制器的信号反馈端，其输出端连接所述光放大器的电流控制端。 

    上述的高稳定大功率脉冲激光器，其中，所述脉冲发生器包括现场可编程门阵列，其用于控制生成电脉冲信号的时序。

    上述的高稳定大功率脉冲激光器，其中，所述激光生成器包括源激光器和源激光器驱动电路，所述源激光器驱动电路接收所述电脉冲信号后，驱动所述源激光器输出光信号。

    上述的高稳定大功率脉冲激光器，其中，所述功率反馈控制器包括光电转换电路，其用于将采样的光信号转化为电信号。

    上述的高稳定大功率脉冲激光器，其中，所述功率反馈控制器包括一积分电路，其用于将光电转化后的电信号进行积分补偿后反馈给所述光放大器驱动电路。

本实用新型的高稳定大功率脉冲激光器采用主振动放大（MOPA）的结构，光纤耦合输出功率有了质的飞跃，光功率输出采用负反馈的光功率控制技术，极大的提高了在不同工作环境下激光器输出功率的稳定性。从而极大的提高了DTS分布式光纤温度传感器的工作性能，以及极大的改善了DTS分布式光纤温度传感器对工作环境的要求。

附图说明

通过阅读参照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本实用新型的原理框图；

图2为根据本实用新型的功率反馈控制器的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

参考图1所示的一种高稳定大功率脉冲激光器具体实施例的原理框图，其中，所述高稳定大功率脉冲激光器包括脉冲发生器101，激光生成器102，光放大器104。其中，脉冲发生器101用于生成电脉冲信号；激光生成器102用于将所述电脉冲信号转换成光信号输出；光放大器104用于将所述光信号放大输出。

如图所示，所述高稳定大功率脉冲激光器还包括功率反馈控制器106以及光放大器驱动电路105。功率反馈控制器106用于对所述光放大器输出的光信号进行分光采样，因此，其输入端连接光纤的纤芯；光放大器驱动电路105的输入端连接所述功率反馈控制器的信号反馈端，其输出端连接所述光放大器的电流控制端。

更为具体地，激光生成器102中包括源激光器驱动电路103和源激光器113，优选地，源激光器驱动电路103包括若干开关元件，所述开关可以由MOS管组成，源激光器驱动电路103接收所述脉冲发生器101生成的电脉冲信号，当源激光器驱动电路中的开关，如MOS管在所述电脉冲的作用下导通时，源激光器驱动电路103驱动源激光器113输出光信号。

本实用新型的原理是，首先由脉冲发生器101产生所需的电脉冲信号，在一个优选例中，脉冲发生器101由现场可编程门阵列(FPGA)及其辅助电路组成，通过FPGA控制生成的电脉冲信号的时序，FPGA的应用可以大大减小本实用新型的设计成本。然后，所述电脉冲信号经由源激光器驱动电路103以及源激光器113转换成所需的光信号，其产生的光信号送入光放大器104进行放大，可以得到所需的超大功率的脉冲光信号，以上就是大功率脉冲激光器的生成原理。

更进一步地，结合参考图2所示的功率反馈控制器电路框图，功率反馈控制器106对光放大器104输出的光信号通过光信号采样电路116进行分光采样，通过光电转换电路126进行光电转换，再由一积分电路136进行平均处理，将所得的电信号反馈至光放大器的驱动电路105，来控制光放大器的工作电流，从而实现光功率的稳定输出。

本领域技术人员可结合现有技术实现本实用新型中的部件，例如源激光器驱动电路应包括电流放大电路，电压控制部分，在此不予赘述。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的方法和处理过程应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (5)

1.高稳定大功率脉冲激光器，包括脉冲发生器，激光生成器，光放大器，其特征在于：还包括：功率反馈控制器，其用于对所述光放大器输出的光信号进行分光采样；光放大器驱动电路，其输入端连接所述功率反馈控制器的信号反馈端，其输出端连接所述光放大器的电流控制端。

2.根据权利要求1所述的高稳定大功率脉冲激光器，其特征在于，所述脉冲发生器包括现场可编程门阵列，其用于控制生成电脉冲信号的时序。

3.根据权利要求1所述的高稳定大功率脉冲激光器，其特征在于，所述激光生成器包括源激光器和源激光器驱动电路，所述源激光器驱动电路接收所述电脉冲信号后，驱动所述源激光器输出光信号。

4.根据权利要求2所述的高稳定大功率脉冲激光器，其特征在于，所述功率反馈控制器包括光电转换电路，其用于将采样的光信号转化为电信号。

5.根据权利要求4所述的高稳定大功率脉冲激光器，其特征在于，所述功率反馈控制器包括一积分电路，其用于将光电转化后的电信号进行积分补偿后反馈给所述光放大器驱动电路。

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