[发明专利]一种消除调Q脉冲光纤激光器输出脉冲不平滑的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于脉冲光纤激光器技术领域，具体涉及一种消除调Q脉冲光纤激光器输出脉冲不平滑的控制方法。

背景技术

脉冲光纤激光器能够产生功率极高的窄脉冲，并且具有质量好、成本低、体积小、散热性能好等优点，因此在激光加工、通信、医学、军事等实际生活领域中有着广泛的应用。目前，脉冲光纤激光器输出高功率、高品质的窄脉冲方式主要有调Q技术、锁模技术以及主振荡功率放大(MOPA)技术。其中主动调Q脉冲光纤激光器在具有脉冲光纤激光器的一系列优点的同时，还具有输出脉冲重频、脉宽稳定且容易调节的性能，因此在脉冲光纤激光器中占有非常重要的位置。

但是，调Q脉冲光纤激光器会产生不平滑的脉冲，降低了输出脉冲的质量，难以得到理想的平滑高斯脉冲波形，从而影响激光加工效果，更具有安全隐患；如果将调Q脉冲光纤激光器产生的脉冲作为种子源进行放大，不平滑的脉冲依旧会影响放大系统，造成放大器的损伤。因此，如何控制并消除主动调Q脉冲光纤激光器输出脉冲的不平滑，也将成为脉冲光纤激光器研究的重点之一。

发明内容

针对现有调Q脉冲光纤激光器输出脉冲不平滑问题，本发明提出一种消除调Q脉冲光纤激光器输出脉冲不平滑的控制方法。其目的在于通过控制影响输出脉冲平滑度的因素，从而消除输出脉冲的不平滑问题，提高脉冲光纤激光器输出脉冲的质量。

为了实现上述目的，本发明提供的控制方法可以包括：增益光纤4(双包层光纤)最优长度的选取操作；泵浦源输出最佳功率的控制操作；Q开关参数的调节操作。

双包层光纤最优长度的选取操作可以包括：当泵浦功率以及Q开关参数固定时，双包层光纤最优长度的选取操作；当泵浦功率以及Q开关参数可变时，双包层光纤最优长度的选取操作。

泵浦源输出最佳功率的控制操作可以包括：当Q开关参数以及光纤长度固定时，泵浦功率的控制操作；当Q开关参数以及光纤长度可变时，泵浦功率的控制操作。

Q开关的参数的调节操作可以包括：当Q开关的重复频率固定，Q开关的开启时间、上升时间以及下降时间的调节操作；当Q开关的开启时间固定，Q开关的重复频率、上升时间以及下降时间的调节操作；当Q开关的上升时间固定，Q开关的重复频率开启时间以及下降时间的调节操作；当Q开关的下降时间固定，Q开关的重复频率、开启时间以及下降时间的调节操作。

依据本发明的介绍，上述的Q开关可以包括：Q开关调制器以及能够改变Q开关调制器重复频率、开启时间、上升时间和下降时间的信号发生器(PSG)。Q开关调制器常见的包括声光Q调制器或电光Q调制器,信号发生器还可以配置改变信号波形以及幅度的命令功能。

如图1结构所示，调Q脉冲光纤激光器由多模泵浦源8、泵浦源保护器7、光纤合束器6、低反光栅5、增益光纤4、声光调制器(AOM)2、脉冲信号发生器(PSG)3、高反光栅1组成；测试装置由1:99的分束器9、光电探测器10、示波器11、功率计12组成。多模泵浦源8具有输出端口，泵浦源保护器7具有输入端口、输出端口；光纤耦合器6具有泵浦端口、输入端口、输出端口；泵浦源保护器7的通过波长范围包含多模泵浦源8的中心波长，阻止波长包含低反光栅5、高反光栅1的中心波长；增益光纤4的发射谱包含低反光栅5、高反光栅1的中心波长；低反光栅5、高反光栅1为一对高低反光栅；声光调制器(AOM)2具有两端尾纤和电输入端口；脉冲信号发生器(PSG)3具有电输出端口；功率计12具有光信号输入端口；示波器11具有电信号输入端口；光电探测器10具有光信号输入端口和电信号输出端口；1:99的分束器9具有功率输入、1％功率输出和99％功率输出端口。所述分束器9输入端口通过光纤合束器6的输出端口与光纤合束器6相连；分束器9的1％功率输出端口和光电探测器10的光信号输出入端口相连；光电探测器10的电信号输出端口和示波器11的电信号输出端口相连；分束器9的99％功率输出端口和功率计12光信号输入端口相连；激光器多模泵浦源8输出端口与泵浦源保护器7输入端口相连；泵浦源保护器7输出端口通过光纤合束器6的泵浦端口与光纤合束器6相连；光纤合束器6的输出端口依次与低反光栅5、增益光纤4、声光调制器2、高反光栅1相连；脉冲信号脉冲发生器(PSG)3的电输出端口与声光调制器(AOM)2的电输入端口相连。实验中器件连接部分，除了信号脉冲发生器(PSG)与声光调制器(AOM)2以及光电探测器10和示波器11的连接部分用电传输线相连外，其余器件连接部分均采用光纤熔接方式。

工作过程：