[发明专利]一种高功率纳秒、皮秒脉冲光纤激光器系统

说明书

技术领域

本发明涉光电技术领域，尤指提供一种高功率纳秒、皮秒脉冲光纤 激光器系统。

背景技术

高功率纳秒、皮秒脉冲光纤激光器具有光束质量好、脉冲宽度窄、 可对材料“冷”烧灼、可靠性高、易于集成以及其无需复杂的维护等优 点，已经得到市场越来越多的关注，尤其是微细尺度材料加工领域。

在现有技术中，主要通过主控振荡-放大(MOPA)方法来获得高峰值 功率的纳秒、皮秒脉冲，种子源MO一般采用响应速度快的调制半导体激 光器来产生脉冲宽度为纳秒、皮秒量级的种子光，种子光注入到放大级 PA中进行放大。采用短脉冲驱动半导体激光器虽然可以获得短脉冲激 光，但是脉冲宽度较窄，若不加处理则会在再放大时使脉冲展宽、噪声 增强，限制了激光器峰值功率的提高。同时，脉冲形状难以调节，抗反 馈光能力差。

激光器长时间使用过程中泵浦半导体激光器等器件受温度影响会出 现功率波动，直接影响到激光器输出功率的稳定性，激光器加工工艺效 果一致性、完整性等不能达到要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种高功率纳秒、 皮秒脉冲光纤激光器系统。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供了一种高功率纳 秒、皮秒脉冲光纤激光器系统，其包括控制电路系统及其分别连接驱动 系统和反馈系统相连，还包括与驱动系统相连且接受驱动系统控制的种 子源、声光调制器、预放大级、主放大级以及与反馈系统相连且向反馈 系统发送信号的脉冲信号光监控器和功率监控器，其中：驱动系统驱动 种子源输出连续种子激光或输出脉冲激光，连续种子光经声光调制器后 变为脉冲信号激光，脉冲信号激光的少量光传输到达脉冲信号光监控器， 而大量光经光隔离器注入到预放大级，再依次通过窄带滤波器、红光耦 合件及主放大级，主放大级输出的大量光从输出光隔离器输出，少量光 到达功率监控器，此时脉冲信号光监控器及功率监控器将采集到的信号 发送给反馈系统并由反馈系统反馈到控制电路系统。

在本实施例中优选，种子源为快速响应的增益开关型半导体激光器； 驱动系统产生连续电流驱动种子源连续信号光，或者产生脉冲电流驱动 种子源输出脉冲信号光，信号光脉宽分为纳秒种子源和皮秒种子源。

在本实施例中优选，种子源包括半导体泵浦源、掺杂光纤、光纤光 栅及耦合器；驱动系统驱动半导体泵浦源使种子源部分产生1064nm± 2nm连续激光，或者驱动半导体泵浦源使种子源部分产生1064nm±2nm 纳秒量级脉冲激光。

在本实施例中优选，预放大级包括掺杂光纤、半导体泵浦源及光隔 离器，主放大级包括半导体泵浦源、双包层增益光纤、耦合器及模式适 配器MFA，预放大级与主放大级采用正向泵浦方式。

在本实施例中优选，预放大级不限于单级放大，当预放大级为1级 以上，级之间需加入光隔离器，或者利用分光器件共用一个半导体泵浦 源，同样主放大级数不限于单级放大，根据功率输出需求，在主放大级 后增加主放大级。

在本实施例中优选，预防大级、主放大级均不局限于正向泵浦方式。

在本实施例中优选，脉冲信号光监控器通过分束器分出少量光用于 监控信号光频率及脉冲宽度；功率监控器通过分束器分出少量光用于激 光功率监控器。

在本实施例中优选，功率监控器包括带尾纤的光电二极管，并利用 光电二极管将采集到的光信号转换成相应的电信号。

在本实施例中优选，红光耦合件包括耦合器及红光二极管。

本发明与现有技术相比，其有益的效果：

一是高功率纳秒、皮秒脉冲光纤激光器系统采用全光纤系统，能有 效提高系统可靠性和稳定性；

二是高功率皮纳秒、皮秒脉冲光纤激光器系统利用声光调制器占空 比调节脉冲光的脉冲宽度、通过调节声光上升沿来调节脉冲形状，同时 具有抗反馈光干扰的作用，提高了系统的可靠性。窄带滤波器和模式适 配器提高激光器的光束质量、并有效地抑制掺杂光纤内的非线性效应， 实现高功率纳秒、皮秒脉冲激光输出；

三是高峰值功率纳秒、皮秒脉冲光纤激光器系统具有红光指示的功 能，藉此提高系统的可操作性和安全性；

四是高功率皮秒脉冲光纤激光器系统具有脉冲信号光实时监控功能 和输出功率动态调节的功能。

附图说明