專利名稱：高功率脈沖光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，涉及光纖激光器，尤其涉及一種高功率 脈沖光纖激光器。
背景技術(shù)：
目前國際上的脈沖光纖激光器有兩種， 一種是聲光調(diào)Q的光纖激光器， 另外一種是電光調(diào)Q的光纖激光器。它們是用聲光調(diào)Q或電光調(diào)Q的方式產(chǎn) 生激光脈沖，脈沖寬度基本在10ns以上到200ns量級，不能做到200ps到10ns 的脈沖輸出；而且輸出激光是準單模，不是完全的單模激光輸出。
同時，目前的高功率脈沖光纖激光器，基本是用聲光調(diào)制產(chǎn)生種子脈沖功 率輸出，脈沖寬度都是在40ns以上，不能做到小于10ns級脈沖工作；雖然也 有皮秒和飛秒光纖激光器，但是脈沖寬度在200ps到10ns之間這個量級的脈 沖寬度的脈沖光纖激光器卻是一個空白。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有脈沖光纖激光器的技術(shù)空白，而提供了一 種脈沖寬度在200ps到10ns之間、脈沖峰值功率達10KW的可用于高精度光 纖傳感和激光雷達的短脈沖光纖激光器。
為實現(xiàn)上述目的而提出的高功率脈沖光纖激光器，主要包括控制電路和依 次通過光路連接的脈沖種子激光器、泵浦合束器、大功率隔離器、分束器；所 述泵浦合束器的輸入端連接第一泵浦激光器；所述控制電路包括脈沖觸發(fā)電 路、泵浦激光器驅(qū)動電路，所述的泵浦激光器驅(qū)動電路電連接第一泵浦激光器。 所述脈沖種子激光器包括DFB激光器、隔離器、波分復用器、摻鐿光纖放大 器、濾波/隔離混合器件、第二泵浦激光器、脈沖發(fā)生器；所述的DFB激光器、 隔離器、波分復用器、摻鐿光纖放大器、濾波/隔離混合器件依次通過光路連 接；所述第二泵浦激光器連接所述波分復用器和泵浦激光器驅(qū)動電路；所述脈
3沖發(fā)生器為200ps-10ns級脈沖發(fā)生器，連接所述DFB激光器和脈沖觸發(fā)電路。
所述激光器包括有雙包層光纖放大器，所述雙包層放大器位于所述泵浦合 束器和大功率隔離器之間。
所述激光器還包括有光電探測器，所述光電探測器兩端分別連接所述分束 器的一個輸出端和控制電路。所述控制電路包括自動溫度控制電路、二級溫度 控制電路、自動光功率控制電路。
所述激光器設(shè)有RS232/RS485接口和RS232/RS485接口控制電路。
本實用新型的高功率脈沖光纖激光器，在國際上首先在1550nm波段和 1064nm波段實現(xiàn)了 200ps至10 ns的脈沖寬度和1KW到20KW的高峰值功率 輸出。填補了光纖激光器在該領(lǐng)域的空白?？梢詮V泛應用于高精度激光成像雷 達，高精度光纖溫度傳感系統(tǒng)，高精度光纖微振動傳感系統(tǒng)，激光多普勒測風 雷達，激光通訊系統(tǒng)，以及科學研究等。


圖1是本實用新型高功率脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是本實用新型高功率脈沖光纖激光器的脈沖種子激光器結(jié)構(gòu)原理圖； 圖3是本實用新型高功率脈沖光纖激光器的底層電路模組與泵浦激光器 安裝示意圖4是本實用新型高功率脈沖光纖激光器的上層光路示意圖。
具體實施方式

如圖1至圖4所示，本實用新型的高功率脈沖光纖激光器主要包括脈沖種 子激光器l、泵浦合束器2、雙包層光纖放大器3、大功率隔離器4、分束器5、 光電探測器6、第一泵浦激光器7、控制電路8;
其中脈沖種子激光器l、泵浦合束器2、雙包層光纖放大器3、大功率隔 離器4、分束器5依次通過光路連接；泵浦合束器2的輸入端連接第一泵浦激 光器7，分束器5的一個輸出端連接光電探測器6;控制電路8分別與光電探 測器6的輸出端、第一泵浦激光器7的輸入端、脈沖種子激光器1電連接。
其中脈沖種子激光器l包括DFB激光器ll、隔離器12、波分復用器13、
4摻鐿光纖放大器14、濾波/隔離混合器件15、第二泵浦激光器16、脈沖發(fā)生器 17;脈沖種子激光器1包括DFB激光器11、隔離器12、波分復用器13、摻 鐿光纖放大器14、濾波/隔離混合器件15依次通過光路連接；脈沖種子激光器 11的輸入端連接脈沖發(fā)生器17，波分復用器13的輸入端連接第二泵浦激光器 16。
泵浦合束器2和分束器5最佳選用大功率泵浦合束器和大功率分束器，第 一泵浦激光器7優(yōu)選975nm大功率泵浦激光器；波分復用器13選用980/1550 波分復用器，第二泵浦激光器16采用980nm泵浦激光器，脈沖發(fā)生器17為 200ps-10ns級脈沖發(fā)生器。
控制電路8由包括完成激光器控制與監(jiān)控功能的電路構(gòu)成，包括脈沖觸
發(fā)電路、泵浦激光器驅(qū)動電路、自動溫度控制電路、二級溫度控制電路、自動
光功率控制電路、RS232/RS485接口控制電路；其中脈沖觸發(fā)電路輸出端連接 級脈沖發(fā)生器17，泵浦激光驅(qū)動電路輸出端連接第一、第二泵浦激光器7、 16， 自動溫度控制電路、二級溫度控制電路、自動光功率控制電路的輸入端連接光 電探測器6。
本激光器還設(shè)有RS232/RS485接口 (圖中未示出)，對應的，激光器的控 制電路8中設(shè)置有RS232/RS485接口控制電路。
本激光器的光纖脈沖種子產(chǎn)生的技術(shù)原理是利用200ps-10ns級脈沖電流 驅(qū)動DFB半導體激光器，由于DFB半導體激光器的頻率響應速度非?？欤a(chǎn) 生200ps-10ns級脈沖激光輸出，輸出的脈沖激光非常微弱，在后面再加上第 一級結(jié)構(gòu)優(yōu)化的以致自發(fā)輻射噪聲(ASE)的光纖放大器進行放大，得到瓦級 峰值功率的種子脈沖光纖激光輸出，再通過二級雙包層光纖放大器放大，達到 10KW級的脈沖光纖激光輸出。
工作過程
脈沖發(fā)生器17通過200ps-10ns級脈沖電流驅(qū)動DFB激光器11，產(chǎn)生 200ps-10ns級脈沖激光通過光纖輸出，經(jīng)過隔離器12進入980/1550波分復用 器13并經(jīng)第二泵浦激光器16泵浦，摻鐿光纖放大器115放大，經(jīng)過濾波/隔 離混合器件15的濾波整理，輸出瓦級峰值功率的脈沖種子激光光纖。
該瓦級脈沖種子激光經(jīng)過大功率泵浦合束器2、第一泵浦激光器7泵浦， 通過雙包層光纖放大器3再次放大，經(jīng)大功率隔離器4、大功率分束器5后準直輸出，光電探測器6對二次放大后的脈沖激光進行探測，并將信息回饋到控 制電路8。
控制電路8的自動光功率控制電路、自動溫度控制電路以及二級溫度控制 電路對反饋信息分析，控制脈沖激光的穩(wěn)定輸出和溫度調(diào)諧；脈沖觸發(fā)電路控 制脈沖發(fā)生器17，以產(chǎn)生200ps到10ns的脈沖驅(qū)動電流；RS232/RS485接口 控制電路通過RS232接口 (圖中未示出)，使使用者能通過指令監(jiān)控該光纖放 大器的運行狀態(tài)，包括產(chǎn)品電子序列號、平均輸入功率、平均輸出功率，泵 源驅(qū)動電流、泵源光功率、泵源溫度、泵源溫控電壓、模塊內(nèi)部溫度，并控制 和設(shè)置該光纖放大器的運行，包括開關(guān)泵源、設(shè)置泵源驅(qū)動電流。
該高功率脈沖光纖激光器達到的總體技術(shù)指標如下
1、 工作波長1550nm C波段符合ITU-T國際標準波長的任意波長；以及 1064nm波段，工作波長穩(wěn)定性〈-lpm/"C;
2、 脈沖寬度200ps—10ns，脈沖輸出功率1000W到20000W。
該高功率脈沖光纖激光器在國際上，首先在1550nm波段和1064nm波段 實現(xiàn)了 200ps至10 ns的脈沖寬度輸出；實現(xiàn)了 1KW到20KW的高峰值功率 輸出。
應用領(lǐng)域脈沖光纖激光器可以廣泛應用于高精度激光成像雷達，高精 度光纖溫度傳感系統(tǒng)，高精度光纖微振動傳感系統(tǒng)，激光多普勒測風雷達，激 光通訊系統(tǒng)，以及科學研究等；目前國內(nèi)10Km以上分布式光纖溫度傳感系統(tǒng) (DTS)已經(jīng)在批量應用本發(fā)明產(chǎn)生的1550nm波段的種子級脈沖光纖激光器， 測溫距離分辨率精度可以達到1米，取得了比國外同類型DTS更好的效果。
權(quán)利要求1、一種高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述激光器主要包括控制電路和依次通過光路連接的脈沖種子激光器、泵浦合束器、大功率隔離器、分束器；所述泵浦合束器的輸入端連接第一泵浦激光器；所述控制電路包括脈沖觸發(fā)電路、泵浦激光器驅(qū)動電路，所述的泵浦激光器驅(qū)動電路電連接第一泵浦激光器。
2、 如權(quán)利要求1所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述脈沖 種子激光器包括DFB激光器、隔離器、波分復用器、摻鐿光纖放大器、濾波/ 隔離混合器件、第二泵浦激光器、脈沖發(fā)生器；所述的DFB激光器、隔離器、 波分復用器、摻鐿光纖放大器、濾波/隔離混合器件依次通過光路連接；所述 第二泵浦激光器連接所述波分復用器和泵浦激光器驅(qū)動電路;所述脈沖發(fā)生器 為200ps-10ns級脈沖發(fā)生器，連接所述DFB激光器和脈沖觸發(fā)電路。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述 激光器包括有雙包層光纖放大器，所述雙包層放大器位于所述泵浦合束器和大 功率隔離器之間。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述 激光器還包括有光電探測器，所述光電探測器兩端分別連接所述分束器的一個 輸出端和控制電路。
5、 如權(quán)利要求4所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述控制 電路包括自動溫度控制電路和二級溫度控制電路。
6、 如權(quán)利要求4所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所控制電 路還包括自動光功率控制電路。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的高功率脈沖光纖激光器，其特征在于所述 激光器設(shè)有RS232/RS485接口 ，所述控制電路設(shè)有RS232/RS485接口控制電 路。
專利摘要本實用新型涉及一種高功率脈沖光纖激光器，其主要包括控制電路和依次通過光路連接的脈沖種子激光器、泵浦合束器、大功率隔離器、分束器；其中脈沖種子激光器主要包括200ps-10ns脈沖發(fā)生器、DFB激光器和摻鐿光纖放大器。該高功率脈沖光纖激光器，在國際上首先在1550nm波段和1064nm波段實現(xiàn)了200ps至10ns的脈沖寬度和1kW到20kW的高峰值功率輸出；可廣泛應用于高精度激光成像雷達，高精度光纖溫度傳感系統(tǒng)，高精度光纖微振動傳感系統(tǒng)，激光多普勒測風雷達，激光通訊系統(tǒng)，以及科學研究等。
文檔編號H01S3/11GK201260023SQ20082014648
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者胡小波 申請人:深圳市明鑫科技發(fā)展有限公司