高功率单频脉冲全光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率单频脉冲全光纤激光器，包括单频连续激光种子源、强度调制组件、相位调制组件、信号发生组件和全光纤放大组件，所述单频连续激光种子源发出的种子光依次经过强度调制组件、相位调制组件和全光纤放大组件；所述强度调制组件产生脉冲激光，所述脉冲激光在全光纤放大组件中存在自相位调制效应，所述相位调制组件对脉冲激光施加一个相位调制，所述信号发生组件用来为强度调制组件和相位调制组件提供电驱动信号。本发明专利技术能够消除非线性相移引起的光谱展宽，使脉冲激光能够保持脉冲种子的单频特性。

【技术实现步骤摘要】
高功率单频脉冲全光纤激光器
本专利技术主要涉及到光纤激光器领域，特指一种高功率单频脉冲全光纤激光器。
技术介绍
高功率单频脉冲光纤激光在激光雷达和非线性频率变换等领域有广泛的需求。目前，通常采用调Q或者强度调制的方法获得低功率的单频脉冲种子，再通过一级或者多级光纤放大器进行功率放大。但是，光纤放大器中存在自相位调制效应，使激光的光谱发生展宽，从而降低了脉冲激光的相干性，影响了激光的作用效果。在传统方案中，自相位调制引起的光谱展宽和激光峰值功率成正相关，不能兼顾脉冲激光的高功率和单频这两个特性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、能够消除非线性相移引起的光谱展宽，使脉冲激光能够保持脉冲种子单频特性的高功率单频脉冲全光纤激光器。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高功率单频脉冲全光纤激光器，包括单频连续激光种子源、强度调制组件、相位调制组件、信号发生组件和全光纤放大组件，所述单频连续激光种子源发出的种子光依次经过强度调制组件、相位调制组件和全光纤放大组件；所述强度调制组件产生脉冲激光，所述脉冲激光在全光纤放大组件中存在自相位调制效应，所述相位调制组件对脉冲激光施加一个相位调制，所述信号发生组件用来为强度调制组件和相位调制组件提供电驱动信号。作为本专利技术的进一步改进：所述相位调制组件包括N-1个电信号延迟器和N个相位调制器，N为整数，且N≥1；所述N-1个电信号延迟器包括第一电信号延迟器、第二电信号延迟器，…，第N-1电信号延迟器30(N-1)；N个相位调制器包括第一相位调制器、第二相位调制器，…，第N相位调制器31N；当N＝1时，所述第一相位调制器的输入光纤与强度调制组件的输出光纤相连，输出光纤与全光纤放大组件的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件相连。当N>1时，所述第一相位调制器的输入光纤与强度调制组件的输出光纤相连，输出光纤与第二相位调制器的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件相连。作为本专利技术的进一步改进：所述相位调制组件包括第一光纤耦合器、第二光纤耦合器3003、相位调制器和被动光纤；所述第一光纤耦合器具有A和B两个输入端口和一个输出端口，所述第二光纤耦合器具有C和D两个输出端口和一个输入端口；作为本专利技术的进一步改进：所述第一光纤耦合器的输入端口A与强度调制组件的输出光纤相连，输入端口B与被动光纤的一端相连，输出端口与相位调制器的输入光纤相连；所述相位调制器的输入光纤与第一光纤耦合器的输出端口相连，输出光纤与第二光纤耦合器的输入端口相连，电信号接收端与信号发生组件相连；所述第二光纤耦合器的输入端口与相位调制器的输出光纤相连，输出端口C与全光纤放大组件的输入光纤相连，输出端口D与被动光纤的另一端相连；所述被动光纤的一端与第一光纤耦合器的输入端口B，另一端与所述第二光纤耦合器输出端口D相连。作为本专利技术的进一步改进：选择被动光纤，并调节信号发生组件输出信号的脉冲周期T，使L＝c*T，其中，L为第一光纤耦合器的输入端口B、第二光纤耦合器的输出端口D、相位调制器和被动光纤构成的环形光路的光程，c为真空中的光速。作为本专利技术的进一步改进：所述信号发生组件用来产生一对共轭的脉冲信号和暗脉冲信号，所述脉冲信号与所述强度调制组件的电信号接收端相连，所述暗脉冲信号与所述相位调制组件的电信号接收端相连。作为本专利技术的进一步改进：所述脉冲信号和暗脉冲信号之间有一个延迟时间τ，τ等于脉冲激光从强度调制组件传输到相位调制组件所需的时间。作为本专利技术的进一步改进：所述全光纤放大组件为多级级联放大器。作为本专利技术的进一步改进：所述单频连续激光种子源为单频光纤激光器，或带尾纤的单频半导体激光器。作为本专利技术的进一步改进：所述强度调制组件为电光强度调制器、或声光强度调制器，或采用电光强度调制器和声光强度调制器级联构成的强度调制器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的高功率单频脉冲全光纤激光器，结构原理简单、操作简便，其中单频连续激光种子源产生单频连续激光；信号发生器为强度调制系统和相位调制系统提供驱动信号；强度调制系统调制该单频连续激光，得到t时刻的归一化强度为I0(t)的单频脉冲种子；全光纤放大器对脉冲种子进行功率放大，但同时引入了不希望得到的非线性相移φ(t)＝I0(t)γPpeakLeff；相位调制系统对脉冲种子激光施加与一个与φ(t)共轭的调制相位，消除了非线性相移引起的光谱展宽，使经过全光纤放大器放大后的脉冲激光能够保持脉冲种子的单频特性。附图说明图1是本专利技术高功率单频脉冲全光纤激光器的结构示意图。图2是本专利技术在具体应用实例1中的结构示意图。图3是本专利技术在具体应用实例2中的结构示意图。图例说明：1、单频连续激光种子源；2、强度调制组件；3、相位调制组件；4、信号发生组件；5、全光纤放大组件；301、第一电信号延迟器；302、第二电信号延迟器；30(N-1)、第N-1电信号延迟器；311、第一相位调制器；312、第二相位调制器；31N、第N相位调制器；3002、第一光纤耦合器；3003、第二光纤耦合器；3004、相位调制器；3005、被动光纤。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1和图2所示，本专利技术的高功率单频脉冲全光纤激光器，包括单频连续激光种子源1、强度调制组件2、相位调制组件3、信号发生组件4和全光纤放大组件5，单频连续激光种子源1的输出光纤与强度调制组件2的输入光纤相连；强度调制组件2的输入光纤与单频连续激光种子源1的输出光纤相连，输出光纤与相位调制组件3的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件4的脉冲信号相连；相位调制组件3的输入光纤与强度调制组件2的输出光纤相连，输出光纤与全光纤放大组件5的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件4的暗脉冲信号相连；全光纤放大组件5的输入光纤与相位调制组件3的输出光纤相连。信号发生组件4为强度调制组件2和相位调制组件3提供电驱动信号，它至少能够产生一对共轭的脉冲信号和暗脉冲信号。脉冲信号与强度调制组件2的电信号接收端相连，暗脉冲信号与相位调制组件3的电信号接收端相连。脉冲信号和暗脉冲信号之间有一个延迟时间τ，τ等于脉冲激光从强度调制组件2传输到相位调制组件3所需的时间。全光纤放大组件5为多级级联放大器。在具体应用实例中，单频连续激光种子源1根据实际需要，可以选择线宽<1MHz，可以是单频光纤激光器，也可以是带尾纤的单频半导体激光器。在具体应用实例中，强度调制组件2可以采用电光强度调制器，也可以采用声光强度调制器，还可以采用电光强度调制器和声光强度调制器级联构成的强度调制组件。在具体应用实例中，相位调制组件3包括N-1个电信号延迟器和N个相位调制器，N为整数，且N≥1；实际应用时，参见图2，N-1个电信号延迟器包括第一电信号延迟器301、第二电信号延迟器302，…，第N-1电信号延迟器30(N-1)；N个相位调制器包括第一相位调制器311、第二相位调制器312，…，第N相位调制器31N。当N＝1时，第一相位调制器311的输入光纤与强度调制组件2的输出光纤相连，输出光纤与全光纤放大组件5的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件4的暗脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，包括单频连续激光种子源(1)、强度调制组件(2)、相位调制组件(3)、信号发生组件(4)和全光纤放大组件(5)，所述单频连续激光种子源(1)发出的种子光依次经过强度调制组件(2)、相位调制组件(3)和全光纤放大组件(5)；所述强度调制组件(2)产生脉冲激光，所述脉冲激光在全光纤放大组件(5)中存在自相位调制效应，所述相位调制组件(3)对脉冲激光施加一个相位调制，所述信号发生组件(4)用来为强度调制组件(2)和相位调制组件(3)提供电驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，包括单频连续激光种子源(1)、强度调制组件(2)、相位调制组件(3)、信号发生组件(4)和全光纤放大组件(5)，所述单频连续激光种子源(1)发出的种子光依次经过强度调制组件(2)、相位调制组件(3)和全光纤放大组件(5)；所述强度调制组件(2)产生脉冲激光，所述脉冲激光在全光纤放大组件(5)中存在自相位调制效应，所述相位调制组件(3)对脉冲激光施加一个与φ(t)共轭的相位调制；所述信号发生组件(4)用来产生一对共轭的脉冲信号和暗脉冲信号，所述脉冲信号与所述强度调制组件(2)的电信号接收端相连，所述暗脉冲信号与所述相位调制组件(3)的电信号接收端相连；所述脉冲信号和暗脉冲信号之间有一个延迟时间τ，τ等于脉冲激光从强度调制组件(2)传输到相位调制组件(3)所需的时间；所述相位调制组件(3)包括N-1个电信号延迟器和N个相位调制器，N为整数，且N≥1；所述N-1个电信号延迟器包括第一电信号延迟器(301)、第二电信号延迟器(302)，…，第N-1电信号延迟器(30(N-1))；N个相位调制器包括第一相位调制器(311)、第二相位调制器(312)，…，第N相位调制器(31N)；当N＝1时，所述第一相位调制器(311)的输入光纤与强度调制组件(2)的输出光纤相连，输出光纤与全光纤放大组件(5)的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件(4)相连；当N>1时，所述第一相位调制器(311)的输入光纤与强度调制组件(2)的输出光纤相连，输出光纤与第二相位调制器(312)的输入光纤相连，电信号接收端与信号发生组件(4)相连。2.根据权利要求1所述的高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，所述全光纤放大组件(5)为多级级联放大器。3.根据权利要求1所述的高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，所述单频连续激光种子源(1)为单频光纤激光器，或带尾纤的单频半导体激光器。4.根据权利要求1所述的高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，所述强度调制组件(2)为电光强度调制器、或声光强度调制器，或采用电光强度调制器和声光强度调制器级联构成的强度调制器。5.一种高功率单频脉冲全光纤激光器，其特征在于，包括单频连续激光种子源(1)、强度调制组件(2)、相位调制组件(3)、信号发生组件(4)和全光纤放大组件(5)，所述单频连续激光种子源(1)发出的种子光依次经过强度调制组件(2)、相位调制组件(3)和全光纤放大组件(5)；所述强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟荣涛，王小林，周朴，司磊，许晓军，陈金宝，刘泽金，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43