用于主动控制种子激光器的光输出的方法技术

用于光纤放大器系统的种子脉冲发生器包括联接到种子泵激光二极管的一个种子泵控制器。光电检测器被定位以检测种子脉冲生成，且被联接到所述种子泵控制器以使得一旦检测到脉冲就减小种子泵浦。对于激光二极管泵浦源，泵浦电流可被脉动以产生种子脉冲，随后被减小到偏置水平，诸如比泵浦激光器阈值电流小的DC偏置电流。可以产生具有减小的脉冲抖动的单个种子脉冲。

【技术实现步骤摘要】
用于主动控制种子激光器的光输出的方法
本公开内容涉及用于种子激光器（seedlaser）的激光脉冲控制（laserpulsecontrol）。
技术介绍
在许多激光器应用中，要求稳定的激光脉冲。在一些情况中，对脉冲间的定时的控制是非常重要的，而在另一些情况中，脉冲能量或脉冲持续时间的变化可能是不可接受的。此外，一些激光系统可被配置为以一个窄范围内的脉冲重复率提供可重复的激光脉冲，使得那些要求可变脉冲重复率的应用通常需要多个源。在一些处理应用中，不稳定的脉冲输出表现为丢失脉冲或双脉冲，但这两者都是不可取的。下文描述了以宽范围的重复率提供稳定的激光脉冲的方法和装置。
技术实现思路
如本文公开的，种子脉冲源可靠地向光放大器提供单独脉冲用于放大。经放大的单独脉冲接下来可用在各种各样的材料处理应用中，不带有由不想要的多脉冲引起的副作用。在一些实施例中，光脉冲生成系统包含：种子激光器，该种子激光器包括种子激光器泵和种子激光器增益介质。光放大器被定位以从所述种子激光器接收至少一个种子脉冲，并产生对应于经放大的种子脉冲的一个输出脉冲。种子激光器控制器被联接到所述种子激光器泵，并且被配置为响应于对与种子激光脉冲相关联的输出脉冲的检测而减少对种子激光器增益介质的泵浦。在一些实施例中，光电检测器被联接以接收所述输出脉冲的至少一部分，其中，对所述输出脉冲的检测是基于与所述输出脉冲的已接收的部分相关联的光电检测器信号。在另一些实施例中，所述输出脉冲的由所述光电检测器所接收的部分是种子脉冲的一部分或经放大的种子脉冲的一部分。在有代表性的实施例中，光放大器是光纤放大器，而种子泵包括一个或多个激光二极管。在典型的实施例中，种子激光器控制器被配置为建立一个脉冲电流用于种子泵激光二极管，且被配置为响应于检测到与种子激光脉冲有关的输出脉冲而减小脉冲电流的大小。在再一些实施方案中，种子激光器控制器被配置为响应于检测到与种子激光脉冲有关的输出脉冲而终止脉冲电流。在另外的有代表性的实施例中，种子激光器控制器被配置为通过周期性地施加一个脉冲偏置电流到一个种子泵激光二极管，以建立经放大的种子脉冲的重复率。根据有代表性的实施例，生成种子脉冲的方法包含：检测与种子激光器相关联的光脉冲;以及响应于所检测到的脉冲，降低对种子激光器增益介质的泵浦。在一些实施方案中，种子激光器是用激光二极管泵浦的，且通过减小施加到所述激光二极管的电流来降低对种子激光器增益介质的泵浦。在另一些实施例中，种子激光器是用多个激光二极管泵浦的，且通过减小施加到所述多个激光二极管中至少一个的电流来降低对所述种子激光器增益介质的泵浦。在一些实施方案中，通过向所述多个激光二极管中至少一个施加脉冲电流以发起光脉冲的生成，其中所述脉冲电流响应于检测到的脉冲而减小。在典型实施方案中，对于所述多个激光二极管中的至少一个，所述脉冲电流大于激光二极管阈值电流，且向所述多个激光二极管中的至少一个施加偏置电流，其中所述偏置电流小于泵浦激光器阈值。典型地，所述偏置电流是DC偏置电流。光种子脉冲源包含泵浦源，泵浦源被配置为对固态增益介质进行泵浦以在所述固态增益介质之内产生光增益。泵浦源控制器被配置为响应于对由所述固态增益介质产生的种子脉冲的检测而调节由所述泵浦源进行的泵浦。在一些实施例中，光电检测器被联接到所述泵浦源控制器且被配置为检测所述种子脉冲。在一些实施方案中，所述泵浦源是激光二极管，而所述泵浦源控制器被配置为基于施加到所述激光二极管的电流而调节泵浦。在再另外的实施例中，待要被泵浦的固态增益介质被定位在光谐振器之内。所公开的技术的这些和其他特征将从下面的详细描述中变得更明了，所述详细描述是参考附图进行描述的。附图说明图1示出了一个被配置为在光纤放大器中放大种子激光脉冲的激光器系统。图2示出一个种子泵浦控制系统，该系统被配置为将一个激光二极管泵浦电流有选择地设置成偏置电流或脉冲泵浦电流。图3A-3B示出有代表性的种子泵浦激光器驱动电流。图4示出以选定的脉冲重复率（PRR）获取单个激光脉冲的一个有代表性的方法。图5示出生成种子脉冲的一个有代表性的方法。图6示出用于生成种子脉冲的装置，该装置被配置为将到种子激光器的泵浦辐射衰减。图7示出基于是否检测到种子脉冲而控制种子泵的系统。图8示出用于控制泵浦激光器的一种替代电路布置。图9是材料处理系统的方框图，该系统包括一个受泵浦激光器控制的种子泵浦源。图10是激光器系统的方框图，其中基于来自固态激光器的输出而控制泵浦激光器。具体实施方式如在本申请和权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”都包括复数形式，除非上下文另有明确规定。另外，术语“包括”意味着“包含”。此外，术语“联接”不排除在所联接的物件之间存在中间元件。本文描述的系统、装置和方法不应解释为以任何方式进行限制。相反地，本公开内容涉及所公开的各个实施方案的所有新颖的和非显而易见的特征和方面，无论是单独的还是相互的各种组合和子组合。所公开的系统、方法和装置既不限于任何特定的方面或特征或其组合，而且所公开的系统、方法和装置也不要求必须存在任何一个或多个特定优点、或解决一个或多个特定问题。所有操作理论都是为了便于解释，但所公开的系统、方法和装置不限于这样的操作理论。虽然所公开的方法中的一些的操作是以具体的、顺序性的次序描述以便演示，但应理解这样的描述方式也涵盖了重新排序，除非在下文中以明确的语言要求了某一次序。例如，按顺序描述的操作在一些情况下可被重新排序或并行执行。此外，为简便起见，附图可能不会示出所公开的系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置联合使用的各种方式。此外，说明书中有时会使用“产生”、“提供”等术语描述所公开的方法。这些术语是对已被执行的实际操作的高度抽象。对应于这些术语的实际操作根据具体的实施方式将会有所不同，且是本领域技术人员容易辨别的。在一些实施例中，数值、过程或装置被称为“最低”、“最好”、“最小”等等。应理解，这样的描述是为了表明可以在许多使用的功能性替代方案中做出选择，且这样的选择不需要比其他选择更好、更小或以其他方式更优选。在下面的实施例中，光信号和光束指的是波长在大约50nm到10μm之间的传播的电磁辐射，但也可以使用其他波长。在一些实施例中，使用与激光二极管泵浦激光器（介于大约500nm和1.1μm之间）以及掺杂光纤放大器（介于大约1μm和1.7μm之间）关联的波长。术语“光放大器”指的是一种根据适当的泵浦能够产生光增益的介质。光放大器可以定位在激光器腔或其他谐振器之内，以形成激光振荡器。在一些实施例中，分束器或其他光学元件用来获取种子光束或放大的种子光束的部分。在其他实施例中，可以使用光纤联接器、分束器（splitter）、环行器（circulator）或其他光纤或散装光学部件或它们的组合。只要方便，可以在放大之前或之后检测脉冲生成。种子激光器可以在1Hz或更小到100MHz或更大的重复率提供种子脉冲。在低重复率下（也即，重复率小于1/Tgain,其中Tgain是与种子激光器增益关联的衰变时间，诸如所谓的T1或T2时间），生成种子脉冲之后的残余增益（residualgain）典型地在脉冲之间被充分地衰减（attenuated）。在这样的重复率下，如果继续对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其特征在于，包含：种子激光器，包括种子激光器泵和种子激光器增益介质;光放大器，被定位以从所述种子激光器接收至少一个种子脉冲，并产生对应于经放大的种子脉冲的一个输出脉冲;种子激光器控制器，联接到所述种子激光器泵，并且被配置为响应于对与所述种子激光脉冲相关联的输出脉冲的检测而减少对所述种子激光器增益介质的泵浦。

【技术特征摘要】
2013.02.04 US 13/758,9041.一种装置，其特征在于，包含：种子激光器，包括种子激光器泵和种子激光器增益介质；光放大器，被定位以从所述种子激光器接收至少一个种子脉冲，并产生对应于经放大的种子脉冲的一个输出脉冲；时钟电路，提供周期性的时钟信号；以及种子激光器控制器，联接到所述种子激光器泵和所述时钟电路，其中所述种子激光器控制器在大于1/Tgain的重复率下周期性地建立泵浦激光时序，其中Tgain是与种子激光器增益关联的衰变时间，所述泵浦激光时序包含泵浦偏置，所述泵浦偏置随后是响应于所述周期性的时钟信号的泵浦脉冲，以及响应于检测到与所述种子激光脉冲相关联的输出脉冲而通过终止所述泵浦脉冲来减少对所述种子激光器增益介质的泵浦以减少所述泵浦脉冲的最大脉冲持续时间，由此禁止与所述泵浦脉冲相关联的下一个种子激光器光脉冲的产生。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包含光电检测器，其被联接以接收所述输出脉冲的至少一部分，其中对所述输出脉冲的检测是基于与所述输出脉冲的已接收的部分相关联的光电检测器信号。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述输出脉冲的由所述光电检测器所接收的部分是所述种子脉冲的一部分。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述输出脉冲的由所述光电检测器所接收的部分是所述经放大的种子脉冲的一部分。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光放大器是一个光纤放大器。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述种子泵包括一个激光二极管。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述泵浦脉冲是一个用于所述种子泵激光二极管的脉冲电流。8.一种方法，其特征在于，包含：建立种子激光器增益介质的初始泵浦；在大于1/Tgain的重复率下将多个泵浦脉冲施加到一个泵浦激光器，所述泵浦激光器被联接到所述种子激光器增益介质，其中Tgain是与种子激光器增益关联的衰变时间；检测与每个泵浦脉冲相关联的种子激光器光脉冲；和响应于所检测到的种子激光器光脉冲，终止所述泵浦脉冲以禁止与所述泵浦脉冲相关联的下一个种子激光器光脉冲的产生。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述种子激光器是用激光二极管泵浦的，其中每个泵浦脉冲是一个电流脉冲。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述种子激光器是用多个激光二极管泵浦的，且所述泵浦是对所述多个激光二极管的所有激光二极管终止的，且通过终止施加到所述多个激光二极管的泵浦脉冲来中断所述种子激光器的泵浦。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包含通过向所述多个激光二极管中至少一个施加脉冲电流来发起光脉冲的生成，其中所述脉冲电流响应于所检测到的种子激光器光脉冲而减小。12.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·L·博克霍德，M·C·尼尔森，M·布林克，
申请(专利权)人：恩耐激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US