[发明专利]一种激光脉冲尖峰抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于光学与激光光电子技术领域，涉及一种激光脉冲尖峰的抑制方法，特别是涉及一种基于光纤非线性偏振旋转效应的激光脉冲尖峰抑制方法。

背景技术

光纤激光器以其效率高、阈值低、光束质量高、紧凑小巧和高性能价格比等众多的优良特点受到普遍关注，并得到了长足发展。近年来，由于调Q、锁模和光纤放大技术的成熟，脉冲光纤激光器、光纤放大器的输出单脉冲能量得到显著提高，在军事、医疗和工业加工等领域展示出广阔的应用前景。

在脉冲激光器中，经常存在脉冲尖峰的问题：比如以LD直接调制脉冲激光器为种子源的光纤放大系统中由于驱动电流信号存在弛豫振荡，导致输出脉冲前沿的尖峰，而不是理想的方波信号；在高功率脉冲光纤放大器中，由于受激布里渊散射等非线性效应造成主脉冲之上叠加的尖峰。在通讯、制导等依靠脉冲峰值进行采样的应用场合，脉冲尖峰将造成误码率的大幅上升，影响通讯质量。

为抑制脉冲尖峰，目前已知的方法主要有：(1)通过控制LD调制电流，得到前沿缓、后沿陡的种子脉冲，在后续放大器中利用时域上的增益不均匀性进行波形补偿，得到理想的方波输出。这种方法也可以用来抑制脉冲前沿的尖峰，但缺点在于LD控制电流比较复杂，而且对后续放大器的增益有所要求，限制了放大器的性能扩展。(2)控制LD驱动电流，抑制电流的弛豫振荡。这个方法将对驱动电源稳定性和驱动电路的设计提出很高的要求，造成成本大幅度增加。对于非线性效应造成的尖峰，一般采取降低激光介质中的功率密度，防止非线性发生来避免脉冲尖峰的发生。以上的技术路线只适用于特定的情况，目前对于激光脉冲尖峰还没有通用的抑制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤的非线性偏振旋转效应的脉冲尖峰抑制方法，解决现有技术设计复杂、成本高、适应性差等特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种激光脉冲尖峰抑制方法，其特征在于，当激光脉冲输出装置自身连接有光纤时，通过改变光纤的双折射状态，控制激光脉冲在光纤中的偏振态，使脉冲尖峰与主脉冲具有不同的偏振态；将光纤输出的脉冲通过偏振分光器，使偏振态不同的脉冲尖峰与主脉冲自然分离，将脉冲尖峰从主脉冲上去除；

当激光脉冲输出装置自身没有连接光纤时，将输出激光脉冲耦合进光纤，通过改变光纤的双折射状态，控制激光脉冲在光纤中的偏振态，使脉冲尖峰与主脉冲具有不同的偏振态；将光纤输出的脉冲通过偏振分光器，使偏振态不同的脉冲尖峰与主脉冲自然分离，将脉冲尖峰从主脉冲上去除。

其中，所述改变光纤的双折射状态的方法有扭转、弯曲、挤压、拉伸或改变温度，以及其他对光纤进行操作能够改变光纤双折射状态的方法

其中，改变所述光纤输出端与偏振分光器的相对转角大小，从而调节脉冲尖峰与主脉冲通过偏振分光器后的透过率和反射率，获得不同的尖峰抑制效果。

其中，在所述光纤输出端与偏振分光器之间放置半波片，改变半波片的旋转角度，从而调节脉冲尖峰与主脉冲通过偏振分光器后的透过率和反射率，获得不同的尖峰抑制效果。

与现有技术相比，上述技术方案具有如下优点：不需要复杂的设计，不改变激光器或放大器本身的性能，适用于各种类型的激光器，放大器以及各种产生、传输和应用脉冲激光的装置。

附图说明

图1是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一中所使用的装置结构图；

图2是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例二中所使用的装置结构图；

图3是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中所用到的包含脉冲尖峰的激光脉冲；

图4是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中包含脉冲尖峰的激光脉冲经抑制后由偏振分光器反射的不包含脉冲尖峰的激光脉冲波形；

图5是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中包含脉冲尖峰的激光脉冲由偏振分光器透射的激光脉冲波形，主要为被去除的脉冲尖峰；

图6是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中通过扭转改变光纤双折射状态的示意图；

图7是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中通过弯曲改变光纤双折射状态的示意图；

图8是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中通过挤压改变光纤双折射状态的示意图；

图9是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中通过拉伸改变光纤双折射状态的示意图；

图10是本发明激光脉冲尖峰抑制方法实施例一和二中通过改变温度改变光纤双折射状态的示意图。