TWI566488B - 脈衝雷射系統 - Google Patents

Description

脈衝雷射系統

本發明是有關於一種雷射系統，且有關於一種脈衝雷射系統。

雷射光束具有良好的準直性及較高的功率與光強度，因此雷射產生器在現代工業上有著很廣範的應用，諸如實驗室用的高準直光源、簡報時所用的雷射筆、讀取或燒錄光碟時所採用的雷射光源、雷射滑鼠所採用的雷射光源、各種量測儀器的雷射光源、顯示領域的雷射光源、光纖通訊中的雷射源、甚至是生醫領域之儀器的雷射光源等等。

2000奈米(nanometer，底下簡稱nm)雷射波長為人體重要成份水之高吸收波段，故此雷射並應用於雷射手術刀，作為未來高品質之醫療雷射工具，由於傳統上2000奈米(nm)雷射使用聲光調變器產生脈衝，效率較低以及系統具有不穩定性，造成雷射運用之品質降低。

另外，由於中紅外線雷射系統為目前最普遍應用於生醫 治療雷射光源之一，中紅外線系統中，目前並無全光纖式脈衝切換系統，作為主動式脈衝切換系統仍需以耦光方式輸出與輸入，且系統之開關方式需採用AOM(acousto-optic modulator)，此驅動元件需要高成本與高峰值電流電路。

本發明之一實施例提出一種脈衝雷射系統，包括一雷射泵浦、一第一光纖光柵、一第二光纖光柵、一第一核增益光纖、一第三光纖光柵、一第四光纖光柵、一輔助雷射、一多工波長分光器、一第二核增益光纖。雷射泵浦，適於輸出一雷射光。第一光纖光柵，耦接至雷射泵浦。第二光纖光柵設置於第一光纖光柵的另一端並與第一光纖光柵構成第一共振腔。第一核增益光纖耦接於第一光纖光柵並位於第一共振腔內，接收雷射泵浦的雷射光之後產生共振。第三光纖光柵耦接至第一核增益光纖並位於第一共振腔內。第四光纖光柵，設置於第三光纖光柵的另一端並位於第一共振腔內，其中第四光纖光柵與第三光纖光柵構成第二共振腔。多工波長分光器，與第三光纖光柵耦接同時接收輔助雷射並位於第二共振腔內。第二核增益光纖，耦接於多工波長分光器並位於第二共振腔內。最後由第二光纖光柵輸出脈衝雷射。

本發明之一實施例提出一種脈衝雷射控制系統，包括一第一核增益光纖、一第一光纖光柵、一第二光纖光柵、一多工波長分光器、一第二核增益光纖以及一輔助雷射。第一光纖光柵耦 接至第一核增益光纖。第二光纖光柵設置於第一光纖光柵的另一端並與第一光纖光柵構成一共振腔。多工波長分光器與第一光纖光柵耦接並位於共振腔內。第二核增益光纖耦接於多工波長分光器並位於共振腔內。最後將輔助雷射傳入多工波長分光器，控制第二核增益光纖開關狀態，以產生脈衝雷射。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10,600‧‧‧全光纖模態變換脈衝雷射系統

100‧‧‧雷射泵浦

110‧‧‧第一光纖光柵

110’‧‧‧第二光纖光柵

120‧‧‧第一核增益光纖

130‧‧‧脈衝雷射

140‧‧‧第三光纖光柵

140’‧‧‧第四光纖光柵

150‧‧‧多工波長分光器

160‧‧‧輔助雷射

162‧‧‧直流驅動訊號

170‧‧‧第二核增益光纖

310‧‧‧摻銩光纖材料吸收參數

320‧‧‧摻銩光纖材料放射參數

410‧‧‧第一能階

420‧‧‧第二能階

602‧‧‧雷射泵浦

610‧‧‧第一光纖光柵

610’‧‧‧第二光纖光柵

620‧‧‧第一核增益光纖

630‧‧‧第三光纖光柵

630’‧‧‧第四光纖光柵

640‧‧‧多工波長分光器

650‧‧‧輔助雷射

660‧‧‧第二核增益光纖

670‧‧‧脈衝雷射

圖1為本發明之一實施例之脈衝雷射系統的結構示意圖。

圖2為本發明之一實施例之多工波長分光器的結構示意圖。

圖3為本發明之一實施例之摻銩材料吸收/放射參數對應波長的曲線圖。

圖4A是沿圖1的A-A'線所截取的局部放大圖。

圖4B繪示圖4A中的第二核增益光纖中的增益介質中之電子的躍遷狀態。

圖5A為本發明之一實施例之第二核增益光纖能量損耗示意圖。

圖5B為本發明之一實施例之第一核增益光纖能階示意圖。

圖5C為本發明之一實施例之輸出脈衝雷射示意圖。

圖6A為本發明之一實施例之脈衝雷射系統的架構圖。

圖6B為本發明之一實施例之所獲得的脈衝雷射示意圖。

圖6C為本發明之一實施例之所獲得的脈衝功率與雷射重複率關係圖。

在本發明之範例實施例中，利用增益光纖原子能階特性，搭配不同纖核光纖採用，內部置入特定元件，達成脈衝可調輸出。以下舉一些實施例做為說明，但是本發明不僅限於實施例。

圖1為本發明之一實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統的結構示意圖。請參照圖1，本實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統10包括一雷射泵浦(pump)100、一第一光纖光柵(fiber bragger,FBG)110、一第二光纖光柵110’、一第一核增益光纖(core gain fiber)120、一第三光纖光柵140、一第四光纖光柵140’、一輔助雷射160、一多工波長分光器150(wavelength division multiplexer)、一第二核增益光纖170以及輸出的脈衝雷射130。雷射泵浦100適於輸出一雷射光。

第一光纖光柵110耦接至雷射泵浦100。第二光纖光柵110’設置於第一光纖光柵110的另一端並與第一光纖光柵110構成第一共振腔。第一核增益光纖120耦接於第一光纖光柵110並位於第一共振腔內。雷射泵浦100所產生的雷射光輸入第一光纖光柵110然後經過由第一光纖光柵110與第二光纖光柵110’構成的第一共振腔內的第一核增益光纖120之後，會在第一共振腔內產生 共振，即可產生雷射。

為提供主動式脈衝切換系統，於第一共振腔內置入由第三光纖光柵140與第四光纖光柵140’構成的第二共振腔，並於該第二共振腔內置入一多工波長分光器150做為分光元件，其中該多工波長分光器150具有第一輸入埠、第二輸入埠及共同輸出端，其第一輸入埠耦接至第一核增益光纖120，第二輸入埠接收一輔助雷射160，並且共同輸出端耦接至同樣位於第二共振腔內的第二核增益光纖170。其中，該第二共振腔為一小型共振腔，以使該第二核增益光纖170回到不飽和狀態。

圖2為本發明之一實施例之多工波長分光器的結構示意圖。請參照圖2，多工波長分光器150具有第一輸入埠、第二輸入埠及共同輸出端，其功能為將第一輸入埠的雷射光結合第二輸入埠的雷射光共同輸出。在本實施例中，多工波長分光器150的第一輸入埠耦接至全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120，多工波長分光器150的第二輸入埠接收一輔助雷射160，並且共同輸出端耦接至全光纖模態變換脈衝雷射系統的第二核增益光纖170，其中輔助雷射160用以控制第二核增益光纖170的飽和速率以形成連續的切換式脈衝。

在本實施例中，為利用原子能階特性產生脈衝可調輸出的全光纖模態變換脈衝雷射系統，全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120與第二核增益光纖170中摻雜有一增益介質。在本實施例中，此增益介質例如為摻銩(Thulium,Tm)材料。 此全光纖模態變換脈衝雷射系統中的Q開關成立之能階特性可以表示為公式(1)。

其中σ是材料吸收/放射參數，A是光纖雷射面積大小，σ _g 是材料增益參數，σ _a 是材料吸收參數，A _g 是增益光纖雷射面積大小，A _a 是吸收光纖雷射面積大小。然而，第一核增益光纖120與第二核增益光纖170的材料與其原子能階特性的準則可以根據其他規則來選擇，但本發明不限於此。上述的Q開關(Q-Switch)為一種調變方式，例如是讓共振腔之Q值在高(低損耗)與低(高損耗)兩狀態間轉換，藉由調變雷射共振腔內的品質因子(Quality Factor)，使得原本在時間上是連續輸出的雷射光源，透過Q開關之作用，讓雷射變為一脈衝式之雷射，其脈衝寬度通常在數十個奈秒範圍，藉由Q開關之調變，可以讓雷射之瞬間功率大幅提升。

圖3為本發明之一實施例之摻銩光纖材料吸收/放射參數對應波長的曲線圖。請參照圖3，在本實施例中，第一核增益光纖120的特性可對應於摻銩光纖材料放射參數320與第二核增益光纖170的特性可對應於摻銩光纖材料吸收參數310。為使全光纖模態變換脈衝雷射系統的摻銩光纖材料吸收/放射參數的原子能階特性可以滿足上述公式，須調整光纖雷射傳輸面積大小，控制產生脈衝雷射的開關才會成立。例如，若採用波長為1900奈米(nanometer，底下簡稱nm)之雷射光，對照圖3摻銩光纖材料吸收/放射參數對應波長的狀態圖，此時材料增益參數σ _g 是大於材料吸 收參數σ _a 的，為使得摻銩光纖材料吸收/放射參數的原子能階特性滿足上述公式，勢必要調整讓增益光纖雷射面積大於吸收光纖雷射面積，即第一核增益光纖120的面積須大於第二核增益光纖170的面積以滿足上述公式。

圖4A是沿圖1的A-A'線所截取的局部放大圖。請參照圖4A，在本實施例中，輔助雷射160由一直流驅動訊號162驅動所產生，將輔助雷射160結合通過全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120的主要雷射光，共同輸出至全光纖模態變換脈衝雷射系統的第二核增益光纖170，該第二核增益光纖170不受”主要雷射光”激發，而用以做飽和吸收子，以控制脈衝雷射130輸出。當飽和吸收子飽和時，輸出脈衝雷射130，當飽和吸收子未飽和時，則沒有脈衝雷射130輸出。其中，由於輔助雷射160由一直流驅動訊號162驅動所產生，該直流驅動訊號162為可調整的功率訊號，當該直流驅動訊號162功率越高，脈衝雷射130產生的重複率越快，並且該輔助雷射160波長在該第二核增益光纖170可吸收的範圍內。

圖4B繪示圖4A中的第二核增益光纖170中的增益介質中之電子的躍遷狀態。該增益介質具有一第一能階410(如圖4B中所繪示之³ F ₄原子能階)與一第二能階420(如圖4B中所繪示之³ H ₆原子能階)並且第一能階410高於第二能階420。當輔助雷射160結合通過全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120的主要雷射光共同輸出至做為飽和吸收子的全光纖模態變換脈衝 雷射系統的第二核增益光纖170時，該增益介質位於第二能階420，由於在飽和吸收子內的共振光束強度將高於全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120內的光束強度，因此飽和吸收子可以快速吸收以達到飽和的狀態。此時類似於開關關閉的狀態。當全光纖模態變換脈衝雷射系統的第一核增益光纖120及第二核增益光纖170皆被飽和而達到飽和狀態時，該增益介質飽和並且躍遷至第一能階410，同時第二核增益光纖170會變成透明，使該主要雷射光通過。此時對第二核增益光纖170而言，即由較低的飽和吸收子轉變成較高的雷射增益介質，並直接在第二共振腔輸出脈衝雷射130。此時類似於切換成開關開啟的狀態。隨著脈波雷射130之後產生的雷射會迅速耗盡第二核增益光纖170的上能階原子值，而回到上一次第二核增益光纖170的可飽和吸收態，即該增益介質又回到第二能階420，等待下一個切換的產生。此時又回到類似於開關關閉的狀態。如上所述，利用增益光纖原子能階特性並結合直流驅動電路系統做為可控制的開關，脈衝雷射130因此可連續輸出。

圖5A為本發明之一實施例之第二核增益光纖能量損耗示意圖。圖5B為本發明之一實施例之第一核增益光纖能階示意圖。圖5C為本發明之一實施例之輸出脈衝雷射示意圖。由圖5A、5B及5C可觀察出，隨著脈衝雷射130之後產生的雷射會迅速耗盡第二核增益光纖170的上能階原子值，回到上一次第二核增益光纖170的可飽和吸收狀態，以等待下一個切換的產生。

圖6A為本發明之一實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統的架構圖。圖6B為本發明之一實施例之所獲得的脈衝雷射示意圖。圖6C為本發明之一實施例之所獲得的脈衝功率與雷射重複率關係圖。

請參照圖6A，本實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統600包括一雷射泵浦(pump)602、一第一光纖光柵(fiber bragger,FBG)610、一第二光纖光柵610’、一第一核增益光纖(core gain fiber)620、一第三光纖光柵630、一第四光纖光柵630’、一輔助雷射650、一多工波長分光器640、一第二核增益光纖660以及輸出脈衝雷射670。

第一光纖光柵610耦接至雷射泵浦602。第二光纖光柵610’設置於第一光纖光柵610的另一端並與第一光纖光柵610構成第一共振腔。第一核增益光纖620耦接於第一光纖光柵610並位於第一共振腔內。其中，雷射泵浦602具有波長1570奈米的輸出雷射光，第一光纖光柵610具有高反射率及1900奈米的波長以及第二光纖光柵610’具有10~90%反射率及1900奈米的波長。以上1570奈米、1900奈米的波長僅是用以舉例說明，本發明並不以此為限。在一些實施例中，可使輸出雷射光的波長介於950奈米~1750奈米的範圍內，使第一光纖光柵610及第二光纖光柵610’的波長介於1500奈米~1950奈米的範圍內。

接著，於第一共振腔內置入由第三光纖光柵630與第四光纖光柵630’構成的第二共振腔，並於該第二共振腔內置入一多 工波長分光器640作為分光元件，該多工波長分光器640第一輸入埠耦接至第一核增益光纖620，第二輸入埠接收一波長為1570奈米的輔助雷射650，並且共同輸出端耦接至同樣位於第二共振腔內的第二核增益光纖660。其中，第三光纖光柵630及第四光纖光柵630’具有高反射率及2000奈米的波長，但要避開該第一光纖光柵610與該第二光纖光柵610’的波長以免互相干擾。以上1570奈米及2000奈米的波長僅是用以舉例說明，本發明並不以此為限。在一些實施例中，可使第三光纖光柵630及第四光纖光柵630’的波長介於1500奈米~2100奈米的範圍內。另外，多工波長分光器640的第一輸入埠可接收波長範圍介於950奈米~1750奈米的雷射光源，第二輸入埠可接收波長範圍介於1500奈米~1950奈米的雷射光源。然而，多工波長分光器640可以根據其他規則來選擇，但本發明不限於此。除此之外，該輔助雷射650波長範圍介於950奈米~1750奈米間，但本發明亦不限於此。

另外，第一核增益光纖620與第二核增益光纖660中摻銩增益介質，位於波長1900奈米的第一共振腔內的增益介質，根據圖3的增益光纖材料吸收/放射參數對應波長的曲線圖以及摻銩光纖的原子能階特性公式(1)可推算出第一核增益光纖620的面積須大於第二核增益光纖660。因此採用較粗的摻銩增益光纖做為第一核增益光纖620，較細的摻銩增益光纖做為第二核增益光纖660。其中，第一核增益光纖620具有的光纖纖核範圍為6微米(Micrometer，底下簡稱μm)~30微米，第二核增益光纖660具有 的光纖纖核範圍為4微米~10微米，但本發明並不以此為限。

因此，當第一核增益光纖620受到具有1570奈米的輸出雷射波激發成為雷射增益介質時，會被該第一核增益光纖620完全吸收，而後段較細的第二核增益光纖660不受具有1570奈米的輸出雷射波激發，並且做為飽和吸收子。由於在第二核增益光纖660內的共振光束強度(1900奈米)將高於第一核增益光纖620內的光束強度。也因此飽和吸收子可以快速達到飽和切換(1900奈米)的狀態。當1900奈米的脈衝雷射670產生後，第一核增益光纖620及第二核增益光纖660皆被飽和而達到19000奈米飽和狀態。此時對第二核增益光纖660而言，即由1900奈米飽和吸收子轉變成2000奈米雷射增益介質，並直接在2000奈米共振腔產生2000奈米雷射。此時隨著1900奈米脈衝雷射670之後產生的2000奈米雷射會迅速耗盡第二核增益光纖660的上能階原子值，而回到上一次第二核增益光纖660的可飽和吸收狀態，等待下一個脈衝雷射670的產生。

如圖6B所示，即為從第二光纖光柵所獲得的脈衝雷射示意圖，值得注意的是該脈衝雷射的波長範圍將會與該第二光纖光柵的波長範圍相同。

如圖6C所示，由上述本發明之一實施列可以測得當所獲得的脈衝雷射功率越高時，該脈衝雷射的重複率也會越高。

綜上所述，由於本實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統採用了兩種粗細不同的第一核增益光纖與第二核增益光纖，而 光在較細的第二核增益光纖中的光強度較高，因此可使第二核增益光纖在飽和吸收子與增益介質兩種功能之間作切換，便可以產生脈衝雷射。此外，輔助雷射為直流驅動電力系統所產生不易受到干擾，並藉由控制該直流驅動訊號162的功率大小控制雷射脈衝的重複率，當該直流驅動訊號162的功率越大其重複率也越快。如此一來，本發明之實施例之全光纖模態變換脈衝雷射系統可以解決中紅外線雷射驅動困難及效率不佳的問題，同時提升雷射傳輸效能及降低生產成本，使光纖雷射系統的應用範圍更為廣泛。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧全光纖模態變換脈衝雷射系統

100‧‧‧雷射泵浦

110‧‧‧第一光纖光柵

110’‧‧‧第二光纖光柵

120‧‧‧第一核增益光纖

130‧‧‧脈衝雷射

140‧‧‧第三光纖光柵

140’‧‧‧第四光纖光柵

150‧‧‧多工波長分光器

160‧‧‧輔助雷射

170‧‧‧第二核增益光纖

Claims (25)

1. 一種脈衝雷射系統，包括：一雷射泵浦，適於輸出一雷射光；一第一光纖光柵，耦接至該雷射泵浦；一第二光纖光柵，設置於該第一光纖光柵的另一端並與該第一光纖光柵構成一第一共振腔；一第一核增益光纖，耦接於該第一光纖光柵並位於該第一共振腔內，接收該雷射泵浦的該雷射光之後產生共振；一第三光纖光柵，耦接至該第一核增益光纖並位於該第一共振腔內；一第四光纖光柵，設置於該第三光纖光柵的另一端並位於該第一共振腔內，其中該第四光纖光柵與該第三光纖光柵構成一第二共振腔；一輔助雷射；一多工波長分光器，與該第三光纖光柵耦接同時接收該輔助雷射並位於該第二共振腔內；以及一第二核增益光纖，耦接於該多工波長分光器並位於該第二共振腔內，用以根據該多工波長分光器的輸出產生脈衝雷射，其中該輔助雷射由一直流驅動訊號驅動所產生，用以控制該第二核增益光纖的飽和速率，以形成該些脈衝雷射光源。
2. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該多工波長分光器將該雷射泵浦的該雷射光結合該輔助雷射共同輸出， 並將此輸出導入該第二核增益光纖。
3. 如申請專利範圍第2項所述的脈衝雷射系統，其中該多工波長分光器具有一第一輸入埠、一第二輸入埠及一共同輸出端，並且分別由該第一輸入埠輸入該雷射光，由該第二輸入埠輸入該輔助雷射，其中該雷射光的波長介於950奈米到1750奈米之間，該輔助雷射的波長介於1500奈米到1950奈米之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該輔助雷射波長是在該第二核增益光纖的一操作波長範圍內。
5. 如申請專利範圍第4項所述的脈衝雷射系統，其中該輔助雷射為一可調整的功率訊號，其波長範圍在950奈米到1750奈米之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第一核增益光纖與該第二核增益光纖為摻銩光纖。
7. 如申請專利範圍第6項所述的脈衝雷射系統，其中由於該摻銩元素的原子能階生命週期長特性，設計該第三光纖光柵與該第四光纖光柵構成的該第二共振腔為一小型共振腔，以使該第二核增益光纖回到不飽和狀態。
8. 如申請專利範圍第6項所述的脈衝雷射系統，其中該第一核增益光纖與該第二核增益光纖材料的特性須符合以下方程式： 其中σ是材料吸收/放射參數，A是增益光纖面積大小，σ _g 是 該第一核增益光纖材料增益參數，σ _a 是該第二核增益光纖材料吸收參數，A _g 是該第一核增益光纖面積大小，A _a 是該第二核增益光纖面積大小。
9. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第二核增益光纖為雷射飽和吸收體，不受該雷射泵浦的該雷射光激發，而用以做飽和吸收子且具有脈衝輸出特性，飽和吸收體飽和時脈衝雷射會輸出，當該雷射飽和吸收體未飽和時該脈衝雷射系統沒有光源輸出。
10. 如申請專利範圍第9項所述的脈衝雷射系統，其中該飽和吸收子內的共振光束強度將高於該第一核增益光纖內的光束強度，使該飽和吸收子可以快速吸收以達到飽和的狀態。
11. 如申請專利範圍第10項所述的脈衝雷射系統，其中當該第一核增益光纖和該第二核增益光纖皆被飽和而達到飽和狀態時，該第二核增益光纖會變成透明，使該雷射泵浦的該雷射光通過。
12. 如申請專利範圍第11項所述的脈衝雷射系統，其中在該第二共振腔產生脈衝之後，隨著該脈衝之後產生的雷射會迅速耗盡該第二核增益光纖的上能階原子值，而回到上一次該第二核增益光纖的可飽和吸收狀態，等待下一個切換的產生。
13. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該雷射泵浦的輸出雷射波長範圍介於950奈米到1750奈米之間。
14. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第 一光纖光柵的波長範圍介於1500奈米到1950奈米之間。
15. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第二光纖光柵具有10~90%反射率，其波長範圍介於1500奈米到1950奈米之間，並與該脈衝雷射輸出光源波長範圍相同。
16. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第一核增益光纖具有的光纖纖核範圍介於6微米到30微米。
17. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第三光纖光柵與該第四光纖光柵具有高反射波長範圍為從1500奈米到2100奈米之間，但要排除該第一光纖光柵與該第二光纖光柵的波長。
18. 如申請專利範圍第1項所述的脈衝雷射系統，其中該第二核增益光纖具有的光纖纖核範圍介於4微米到10微米之間。
19. 一種脈衝雷射控制系統，包括：一第一核增益光纖；一第一光纖光柵，耦接至該第一核增益光纖；一第二光纖光柵，設置於該第一光纖光柵的另一端並與該第一光纖光柵構成一共振腔；一多工波長分光器，與該第一光纖光柵耦接並位於該共振腔內；一第二核增益光纖，耦接於該多工波長分光器並位於該共振腔內；以及一輔助雷射，其中將該輔助雷射傳入該多工波長分光器，控 制該第二核增益光纖開關狀態，以產生脈衝雷射，其中該輔助雷射由一直流驅動訊號驅動所產生，用以控制該第二核增益光纖的飽和速率，以形成該些脈衝雷射。
20. 如申請專利範圍第19項所述的脈衝雷射控制系統，其中該輔助雷射的波長是在該第二核增益光纖的一操作波長範圍內。
21. 如申請專利範圍第20項所述的脈衝雷射控制系統，其中該輔助雷射為一可調整的功率訊號，其波長範圍介於950奈米到1750奈米之間。
22. 如申請專利範圍第19項所述的脈衝雷射控制系統，其中該第一核增益光纖與該第二核增益光纖為摻銩光纖，並且須符合以下方程式： 其中σ是材料吸收/放射參數，A是增益光纖面積大小，σ _g 是該第一核增益光纖材料增益參數，σ _a 是該第二核增益光纖材料吸收參數，A _g 是該第一核增益光纖面積大小，A _a 是該第二核增益光纖面積大小。
23. 如申請專利範圍第19項所述的脈衝雷射控制系統，其中該第二核增益光纖為雷射飽和吸收體，用以做飽和吸收子，其內的共振光束強度將高於該第一核增益光纖內的光束強度，使該飽和吸收子可以快速吸收以達到飽和的狀態。
24. 如申請專利範圍第23項所述的脈衝雷射控制系統，其中 當該第一核增益光纖和該第二核增益光纖皆被飽和而達到飽和狀態時，該第二核增益光纖會變成透明，使該第一光纖光柵內的雷射光通過，即開啟第二核增益光纖開關狀態，產生脈衝雷射。
25. 如申請專利範圍第24項所述的脈衝雷射控制系統，其中在產生該脈衝雷射之後，隨著該脈衝之後產生的該雷射會迅速耗盡該第二核增益光纖的上能階原子值，而回到上一次該第二核增益光纖的可飽和吸收狀態，等待下一個切換的產生。