[发明专利]一种可编程超快脉冲激光发生器

说明书

本发明公开了一种可编程超快脉冲激光发生器；包括FPGA，所述FPGA通过PLL产生两路时钟信号，两路所述时钟信号分别为CLK1#和CLK2#，两路所述时钟信号分别为两个激光驱动芯片提供时钟信号，两个所述激光驱动芯片分别为激光驱动芯片laser driver1#和激光驱动芯片laser driver2#，所述激光驱动芯片laser driver1#会同时产生SYNC同步信号，所述SYNC同步信号作为所述激光驱动芯片laser driver2#的激光Trigger信号；本发明采用xilinx的Kintex UltraScale+系列FPGA,用于产生可编程的时钟信号和激光脉冲trigger信号；采用先进的激光驱动芯片，可以产生皮秒级的脉冲宽度，并且可以通过SPI/IIC方式，对脉冲的脉宽进行编程；采用超快的VCSEL激光器，激光器本身的上升/下降时间在皮秒量级。

技术领域

本发明属于激光发生器技术领域，具体涉及一种可编程超快脉冲激光发生器。

背景技术

激光器的工作原理：除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔(见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模)，所以一般激光器都具有谐振腔，然而市面上各种的激光发生器仍存在各种各样的问题。

如授权公告号为CN112673533A所公开的脉冲可配置光纤激光器单元，脉冲可配置激光器单元是一种环境稳定、机械坚固且免维护的超快激光光源，用于低能耗工业、医疗和分析应用。激光器单元的关键特征是可靠的、自启动的光纤振荡器和集成的可编程脉冲整形器。这些组件的组合允许充分利用激光器的宽带宽超短脉冲持续时间以及通过光谱相位操纵来生成任意波形的优势。其虽然实现了例行地提供具有兆瓦级峰值功率的近TL、低于60fs的脉冲。可以对输出脉冲色散进行调谐以预补偿线路下游的相位失真以及针对特定应用优化脉冲分布，但是并未解决现有激光发生器存在的上升/下降时间1.5ns不能满足使用要求(0.5ns以内)；脉宽满足不了1ns步进的可编程脉宽的需求；激光重复频率无法满足300MHz的问题，为此我们提出一种可编程超快脉冲激光发生器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程超快脉冲激光发生器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可编程超快脉冲激光发生器，包括FPGA，所述FPGA通过PLL产生两路时钟信号，两路所述时钟信号分别为CLK1#和CLK2#，两路所述时钟信号分别为两个激光驱动芯片提供时钟信号，两个所述激光驱动芯片分别为激光驱动芯片laser driver1#和激光驱动芯片laser driver2#，同时，所述FPGA产生一路LVDS的trigger信号，传输给到所述激光驱动芯片laser driver1#，所述激光驱动芯片laser driver1#上设有VCSEL1#端，所述VCSEL1#端用于控制激光的输出和关闭，并且通过所述trigger信号的上升沿和下降沿实现控制；所述激光驱动芯片laser driver1#会同时产生SYNC同步信号，所述SYNC同步信号作为所述激光驱动芯片laser driver2#的激光Trigger信号，所述激光驱动芯片laser driver2#上设有VCSEL2#端，所述SYNC同步信号实现控制所述VCSEL2#端激光的输出和关闭，以及通过对SYNC同步信号的延时处理，使得所述VCSEL1#端和所述VCSEL2#端二个激光的发生产生特定的延时，以满足不同的应用需要；所述FPGA产生二路IIC信号，分别给到所述激光驱动芯片laser driver1#和所述激光驱动芯片laser driver2#，用以来配置激光脉冲宽度。