本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種脈沖光纖激光器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的脈沖光纖激光器的控制過程需要使用12根線來傳輸控制信號(hào)。12根線包括功率信號(hào)線8根，頻率信號(hào)線1根，脈寬信號(hào)線1根以及MO(主振蕩器)開關(guān)信號(hào)1根。這種脈沖光纖激光器在傳輸控制信號(hào)時(shí)需要的線數(shù)太多，且用于控制的切換開關(guān)模塊也較多，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積較大，不利于小型化發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且體積較小的脈沖光纖激光器。

一種脈沖光纖激光器，包括光模塊，還包括：控制信號(hào)輸入端，用于接收脈沖控制信號(hào)；脈寬提取電路，與所述控制信號(hào)輸入端連接；所述脈寬提取電路用于提取所述脈沖控制信號(hào)的脈寬信息；脈沖信號(hào)處理電路，分別與所述控制信號(hào)輸入端、所述脈寬提取電路連接；所述脈沖信號(hào)處理電路用于在監(jiān)測(cè)到所述脈沖控制信號(hào)的下降沿時(shí)，根據(jù)所述脈寬信息觸發(fā)一個(gè)具有目標(biāo)脈寬的脈沖；種子源激光器，與所述脈沖信號(hào)處理電路連接，用于根據(jù)所述脈沖生成種子源光脈沖信號(hào)；以及泵浦激光器，與所述控制信號(hào)輸入端連接，用于根據(jù)所述脈沖控制信號(hào)的脈沖幅值生成具有目標(biāo)功率的泵浦光脈沖信號(hào)；所述光模塊分別與所述種子源激光器、所述泵浦激光器連接，用于在所述種子源光脈沖信號(hào)和所述泵浦光脈沖信號(hào)的作用下生成目標(biāo)激光。

上述脈沖光纖激光器的工作過程只需要輸入一個(gè)脈沖控制信號(hào)即可，無需使用多根線來傳輸各控制信號(hào)，從而可以大大簡(jiǎn)化脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)，有利于降低其體積，實(shí)現(xiàn)小型化。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖信號(hào)處理電路包括FPGA芯片。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述泵浦激光器包括恒流驅(qū)動(dòng)電路；所述恒流驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)所述脈沖控制信號(hào)的脈沖幅值生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流以驅(qū)動(dòng)所述泵浦激光器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述種子源激光器為功率在10兆瓦～20兆瓦的激光器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述脈沖控制信號(hào)的脈沖幅值和目標(biāo)功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；所述泵浦激光器用于根據(jù)所述脈沖幅值利用所述對(duì)應(yīng)關(guān)系表獲取目標(biāo)功率。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器還用于存儲(chǔ)所述脈沖控制信號(hào)的脈寬與目標(biāo)脈寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；所述脈沖信號(hào)處理電路用于根據(jù)所述脈沖控制信號(hào)的脈寬利用所述對(duì)應(yīng)關(guān)系表獲取所述目標(biāo)脈寬。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光模塊包括光纖功率放大器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光纖功率放大器采用摻稀土元素光纖作為增益介質(zhì)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括控制器；所述控制器用于控制所述種子源激光器滯后于所述泵浦激光器開啟。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括控制信號(hào)生成電路；所述控制信號(hào)生成電路與所述控制信號(hào)輸入端連接，用于生成所述脈沖控制信號(hào)。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例中的脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為一實(shí)施例中的脈沖光纖激光器工作過程中產(chǎn)生的各脈沖信號(hào)的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，該脈沖光纖激光器包括控制信號(hào)輸入端110、脈寬提取電路120、脈沖信號(hào)處理電路130、種子源激光器140、泵浦激光器150和光模塊160。其中，脈寬提取電路120、脈沖信號(hào)處理電路130以及泵浦激光器150分別與控制信號(hào)輸入端110連接。脈沖信號(hào)處理電路130還與脈寬提取電路120連接。種子源激光器140與脈沖信號(hào)處理電路130。

控制信號(hào)輸入端110用于接收脈沖控制信號(hào)。脈沖控制信號(hào)可以為一個(gè)，類似PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)的控制信號(hào)。脈沖控制信號(hào)由外部輸入，并可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)脈沖控制信號(hào)的脈沖寬度(以下均稱為脈寬)、脈沖幅值以及頻率進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)整個(gè)脈沖光纖激光器的工作進(jìn)行控制。

脈寬提取電路120用于接收控制信號(hào)輸入端110輸入的脈沖控制信號(hào)，并提取其脈寬信息。

脈沖信號(hào)處理電路130用于接收控制信號(hào)輸入端110接收到的脈沖控制信號(hào)。脈沖信號(hào)處理電路130對(duì)該脈沖控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，僅在監(jiān)測(cè)到脈沖控制信號(hào)的下降沿到來時(shí)，根據(jù)脈寬提取電路120提取的脈寬信息觸發(fā)一個(gè)具有目標(biāo)脈寬的脈沖，以對(duì)種子源激光器140進(jìn)行觸發(fā)。脈沖信號(hào)處理電路130可以通過FPGA(Field－Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)脈度與提取到的脈寬具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該對(duì)應(yīng)關(guān)系表可以通過存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)。在一實(shí)施例中，上述脈沖光纖激光器還包括存儲(chǔ)器，以存儲(chǔ)該對(duì)應(yīng)關(guān)系表。在其他的實(shí)施例中，該脈沖光纖激光器也可以直接向外部獲取該對(duì)應(yīng)關(guān)系表。由于脈沖信號(hào)處理電路130僅在脈沖控制信號(hào)的下降沿處觸發(fā)生成一個(gè)脈沖，從而可以實(shí)現(xiàn)脈沖光纖激光器的逐脈沖控制，進(jìn)而精確控制光脈沖的個(gè)數(shù)。而傳統(tǒng)的激光器中，光脈沖需要受到多個(gè)信號(hào)如頻率信號(hào)和開光信號(hào)的共同決定，如果二者不同步或者開光信號(hào)不去計(jì)算頻率的周期的話，是無法控制光脈沖的個(gè)數(shù)的。本實(shí)施例中的脈沖光纖激光器可以很好的解決該問題。

種子源激光器140也稱為主振動(dòng)器(Master Oscillator，MO)。種子源激光器140和泵浦激光器150構(gòu)成的光纖激光器稱為MOPA結(jié)構(gòu)脈沖光纖激光器。種子源激光器140用于在脈沖信號(hào)處理電路130輸出的脈沖的控制下產(chǎn)生具有目標(biāo)脈寬的種子源光脈沖信號(hào)。也即，在本實(shí)施例中，通過對(duì)輸入的脈沖控制信號(hào)的脈寬進(jìn)行提取，即可提取到目標(biāo)脈寬的相關(guān)信息，從而無需再通過單獨(dú)的控制線(如3線式的SPI協(xié)議)來傳遞目標(biāo)激光的脈寬信息，進(jìn)而可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并降低成本。同時(shí)，由于3線式的SPI協(xié)議傳遞和解碼都需要時(shí)間，所以開光途中是無法對(duì)脈寬進(jìn)行修改的，而本實(shí)施例中可以通過對(duì)脈沖控制信號(hào)的脈寬的修改，來實(shí)現(xiàn)開光途中修改脈寬。

種子源激光器140采用一個(gè)小功率激光器。該激光器的功率為10MW～20MW之間，選用波長(zhǎng)在1064nm左右。小功率激光器很容易通過驅(qū)動(dòng)電流來直接調(diào)制輸出參數(shù)，如頻率、脈寬、脈沖波形以及功率大小等，并通過尾纖把種子源光脈沖信號(hào)串聯(lián)至光模塊160中。光模塊160包括光纖功率放大器(Power Amplifier，PA)162，以對(duì)該種子源光脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理。

泵浦激光器150用于根據(jù)輸入的脈沖控制信號(hào)的脈沖幅值生成具有目標(biāo)功率的泵浦光脈沖信號(hào)。具體地，目標(biāo)功率和提取到的幅值具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該對(duì)應(yīng)關(guān)系表可以通過存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以由脈沖光纖激光器直接向外部獲取。在本實(shí)施例中，泵浦激光器150包括恒流驅(qū)動(dòng)電路。恒流驅(qū)動(dòng)電路用于根據(jù)脈沖控制信號(hào)的幅值生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流以驅(qū)動(dòng)泵浦激光器，從而使得泵浦激光器150生成具有目標(biāo)功率的泵浦光脈沖信號(hào)。也即，在本實(shí)施例中，將脈沖控制信號(hào)的幅值作為模擬量，來控制泵浦激光器的電流，從而無需專門的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來將脈沖控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，也即省去了一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，從而可以節(jié)省成本并降低整個(gè)脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

光模塊160在種子源激光器140發(fā)出的種子源光脈沖信號(hào)和泵浦激光器150發(fā)出的泵浦光脈沖信號(hào)的共同作用下生產(chǎn)目標(biāo)激光。目標(biāo)激光的脈沖寬度與種子源激光器140的種子源光脈沖信號(hào)的脈寬相同，并且其頻率與種子源光脈沖信號(hào)的頻率相同。目標(biāo)激光的功率由泵浦激光器150的泵浦光脈沖信號(hào)的目標(biāo)功率來決定。在本實(shí)施例中，光模塊160的光纖功率放大器采用摻稀土元素光纖作為增益介質(zhì)。由泵浦激光器140所產(chǎn)生的泵浦光脈沖信號(hào)在光纖纖芯內(nèi)形成高功率密度使得摻雜稀土離子能級(jí)形成“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，最后在光纖介質(zhì)中因種子源光脈沖信號(hào)產(chǎn)生受激福射，形成目標(biāo)激光。

脈沖光纖激光器工作過程中產(chǎn)生的各脈沖信號(hào)的時(shí)序圖如圖2所示。圖2中，脈沖控制信號(hào)的脈寬與脈沖光纖激光器內(nèi)的各脈沖的脈寬具有一定的比例關(guān)系。因?yàn)榧す馄鞯拿}寬都是納秒級(jí)的，而脈沖控制信號(hào)(也即外部控制信號(hào))需要傳遞功率信號(hào)，其脈寬在微秒級(jí)以上。從圖2中可以看出，脈沖控制信號(hào)的幅值可調(diào)，且幅值大小同樣要和泵浦激光器150的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定一定的比例關(guān)系。為確保準(zhǔn)確觸發(fā)激光器的脈沖信號(hào)，脈沖控制信號(hào)需要清晰無抖動(dòng)的下降沿。

從圖2上可以看出，該脈沖光纖激光器工作時(shí)，外部只需要提供一個(gè)脈沖控制信號(hào)來控制脈沖光纖激光器的功率、頻率、開光和關(guān)光即可，其無需使用多根線來傳輸各控制信號(hào)，從而可以大大簡(jiǎn)化脈沖光纖激光器的結(jié)構(gòu)，有利于降低其體積，實(shí)現(xiàn)小型化。并且可以對(duì)每個(gè)脈沖的寬度，和高度進(jìn)行控制，精確到每個(gè)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖光纖激光器的精準(zhǔn)控制。

在一實(shí)施例中，上述脈沖光纖激光器在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括控制信號(hào)生成電路和控制器。

控制信號(hào)生成電路與控制信號(hào)輸入端連接?？刂菩盘?hào)生成電路用于根據(jù)實(shí)際需要生成的激光生成具有一定幅值、脈寬和頻率的脈沖控制信號(hào)。

控制器則用于對(duì)泵浦激光器150和種子源激光器140的工作進(jìn)行控制。具體地，控制器用于控制種子源激光器140滯后于泵浦激光器150開啟，從而避免出現(xiàn)首個(gè)脈沖信號(hào)沒有輸出且受到預(yù)沖能的大小影響的問題。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。