光纤激光系统以及脉冲激光产生方法技术方案

本发明专利技术提供一种光纤激光系统，包括光纤激光单元、激光检测装置、控制装置。光纤激光单元输出一激光，包含似噪音脉冲激光、锁模脉冲激光或是连续波激光。激光检测装置为一透镜及一光二极管，该光二极管吸收该光纤激光单元输出的该激光，产生对应于双光子吸收效应的输出信号。控制装置读取该光二极管的输出信号，并依照预设值自动调整该光纤激光单元以得到该激光是该似噪音脉冲激光或是该锁模脉冲激光。本发明专利技术还提供一种脉冲激光产生方法。

Optical Fiber Laser System and Pulse Laser Generation Method

The invention provides an optical fiber laser system, which comprises an optical fiber laser unit, a laser detection device and a control device. The fiber laser unit outputs a laser consisting of a noise-like pulse laser, a mode-locked pulse laser or a CW laser. The laser detection device consists of a lens and a photodiode, which absorbs the laser output from the optical fiber laser unit and generates the output signal corresponding to the two-photon absorption effect. The control device reads the output signal of the photodiode and automatically adjusts the optical fiber laser unit according to the preset value to obtain whether the laser is a noise-like pulse laser or a mode-locked pulse laser. The invention also provides a method for generating pulsed laser.

【技术实现步骤摘要】
光纤激光系统以及脉冲激光产生方法
本专利技术涉及一种光纤激光，尤其涉及一种光纤激光系统以及脉冲激光产生方法，可以自动输出所选择的脉冲激光。
技术介绍
超快激光源在产业、学术研究及医疗应用上的重要性与日俱增，因此使用者对于稳定可靠的脉冲激光源的需求也日益增长。光纤激光有体积小、重量轻、散热好、光束质量佳、能源转换效率高等优点，因此光纤激光作为皮秒级及飞秒级的脉冲光源逐渐得到重视。光纤激光在操作上可以产生包括锁模脉冲(mode-lockpulse)与似噪音脉冲(noise-likepulse)的模式。其中似噪音脉冲已被证实在光学同调断层扫描(opticalcoherencetomography,OCT)及激光诱导击穿光谱(Laser-inducedbreakdownspectroscopy,LIBS)中，皆有不错的表现。传统方式需用人工调整激光共振腔内的偏振控制元件的方式，将光纤激光从连续波输出切换至脉冲输出，此种方式较为费时且并较难及时定位于获得所需脉冲激光的偏振调控位置。现有的自动控制方式为了能在光纤激光中获得似噪音脉冲或是锁模脉冲输出，其需要花费较多时间及经由后端仪器同步监测各参数，如光谱宽度、脉冲序列、自相关干涉图等等，才能调整与确认出所要的模式。若能建构一套自动输出所需脉冲的激光系统，对于使用者将更添便利性。
技术实现思路
本专利技术是针对光纤激光单元可以输出似噪音脉冲(Noise-likepulse)或锁模脉冲(Mode-lockedpulse)两种具不同特性的脉冲光束。本专利技术利用双光子吸收的特性，可以自动简易选择似噪音脉冲或锁模脉冲的输出。依照一实施例，本专利技术提供一种光纤激光系统，包括光纤激光单元、激光检测装置、控制装置。光纤激光单元输出一激光，包含似噪音脉冲激光、锁模脉冲激光或是连续波激光。激光检测装置为一透镜及一光二极管，所述光二极管吸收所述光纤激光单元输出的所述激光，产生对应于双光子吸收效应的输出信号。控制装置读取所述光二极管的输出信号，并依照预设值自动调整所述光纤激光单元以得到所述激光是所述似噪音脉冲激光或是所述锁模脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光二极管的输出信号是二个确定电压值对应于不同脉冲之双光子吸收状态。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，是利用一设定值来选择其中一种脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述控制装置是由电脑系统，用以调整所述光纤激光单元中用以改变偏振态的光学元件，而得到所需的脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光纤激光单元是非线性偏极化旋转光纤激光单元或是非线性放大回圈镜光纤激光单元。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光纤激光单元是非线性偏极化旋转光纤激光单元，包括偏振分光单元，利用所述控制装置调整激光共振腔内之偏振态，使其得以形成脉冲激光输出。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述偏振分光单元可包括两种架构：其一，可旋转的第一四分之一波片、可旋转的第二四分之一波片、可旋转的二分之一波片以及偏振分光镜；其二，可调的第一偏振控制器、可调的第二偏振控制器以及光纤式偏振分光镜(Fiber-opticalpolarizationbeamsplitter)或是一极化器(Polarizer)搭配一光纤耦合器(Fibercoupler)。偏振分光镜、光纤式的偏振分光镜或是光纤耦合器为激光输出端口，将所述激光引出给所述控制装置，其中所述控制装置自动控制所述第一四分之一波片、所述第二四分之一波片、所述二分之一波片分别的旋转角度，或是所述第一偏振控制器、所述第二偏振控制器的。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述第一四分之一波片与所述二分之一波片相邻配置，且分别的旋转方向是相反。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光纤激光单元是环形共振路径，更包括一光学隔离器，确保共振腔内之激光沿同一方向行进、一激光二极管，发出激光激发光源以及一掺镱光纤，接收所述激光源进行增幅。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光纤激光单元是非线性放大回圈镜激光单元，包括偏振分光单元，其中所述偏振分光单元包括:偏振控制器，设置在一光纤环形共振路径上。通过所述控制装置对所述偏振控制器调整，以得到输出的所述脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光纤激光单元包括一液晶相位延迟器，通过所述控制装置对所述液晶相位延迟器的调整，以得到输出的所述脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，所述光二极管为GaAsP光二极管。依照一实施例，对于所述的光纤激光系统，更包括聚焦透镜，将所述光纤激光单元输出的所述激光聚焦，而输入给所述光二极管。依照一实施例，本专利技术提供一种光纤激光产生方法，包括：利用光纤激光单元，输出一激光，所述激光包含似噪音脉冲激光或是锁模脉冲激光；利用光二极管吸收所述激光，其中所述光二极管对于所述似噪音脉冲激光与所述锁模脉冲激光的双光子吸收信号是可区分的二个稳定电压状态；以及使用控制装置，读取所述光二极管的输出信号，依照所述二个稳定电压状态的选择，自动调整所述光纤激光单元以得到所述激光是所述似噪音脉冲激光或是所述锁模脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，其中所述二个稳定脉冲状态，对于所述光二极管的输出信号是二个稳定电压状态。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，所述二个稳定电压状态是利用一阀值来选择其一。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，所述控制装置是由电脑系统，用以调整所述光纤激光单元中用以改变偏振态的光学元件，而得到输出的所述脉冲激光。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，所述光纤激光单元是全正色散光纤激光单元，包括偏振分光单元，利用所述控制装置调整非线性偏极化旋转，以改变所述激光的偏振态。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，所述偏振分光单元包括：可旋转的第一四分之一波片；可旋转的第二四分之一波片；可旋转的二分之一波片；以及偏振分光镜，将所述激光引出给所述控制装置。其中所述控制装置自动控制所述第一四分之一波片、所述第二四分之一波片、所述二分之一波片分别的旋转角度。依照一实施例，对于所述的光纤激光产生方法，所述光纤激光单元包括偏振分光单元或是液晶相位延迟器，接受所述控制装置的控制，以得到输出的所述脉冲激光。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术一实施例的光纤激光系统示意图；图2为本专利技术一实施例的光纤激光系统示意图；图3为本专利技术一实施例的似噪音脉冲自相关干涉曲线；图4为本专利技术一实施例的锁模脉冲自相关干涉曲线；图5为本专利技术一实施例的双光子吸收信号曲线(线性座标)；图6为本专利技术一实施例的双光子吸收信号曲线(对数座标)；图7为本专利技术一实施例中，双光子信号大小对于脉冲质量的影响；图8为本专利技术一实施例中，稳定态时的双光子吸收信号；图9为本专利技术一实施例中，非稳定态时的双光子吸收信号；图10为本专利技术一实施例中，多次似噪音脉冲自相关干涉曲线测量信号；图11为本专利技术一实施例的全光纤激光系统示意图；图12为本专利技术一实施例的全正色散光纤激光系统示意图；图13为本专利技术一实施例的非全光纤激光系统，使用液晶作为偏振控制元件的示意图；图14为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤激光系统，其特征在于，包括：光纤激光单元，输出一脉冲激光，所述脉冲激光包含似噪音脉冲激光或是锁模脉冲激光；激光检测装置，包括光二极管，所述光二极管吸收所述光纤激光单元输出的所述脉冲激光，其中所述光二极管对于所述似噪音脉冲激光与所述锁模脉冲激光的双光子吸收信号是可区分的二个稳定电压值状态；以及控制装置，读取所述光二极管的输出信号，依照所述二个稳定电压值状态的选择，自动调整所述光纤激光单元以得到所述脉冲激光是所述似噪音脉冲激光或是所述锁模脉冲激光。

【技术特征摘要】
2017.09.06 TW 1061304151.一种光纤激光系统，其特征在于，包括：光纤激光单元，输出一脉冲激光，所述脉冲激光包含似噪音脉冲激光或是锁模脉冲激光；激光检测装置，包括光二极管，所述光二极管吸收所述光纤激光单元输出的所述脉冲激光，其中所述光二极管对于所述似噪音脉冲激光与所述锁模脉冲激光的双光子吸收信号是可区分的二个稳定电压值状态；以及控制装置，读取所述光二极管的输出信号，依照所述二个稳定电压值状态的选择，自动调整所述光纤激光单元以得到所述脉冲激光是所述似噪音脉冲激光或是所述锁模脉冲激光。2.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述二个稳定电压状态是所述光二极管的二个稳定吸收状态。3.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述二个稳定电压状态是利用一阀值来选择其一。4.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述控制装置是由电脑系统，用以调整所述光纤激光单元中用以改变偏振态的光学元件，而得到输出的所述脉冲激光。5.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述光纤激光单元是映射色散光纤激光单元、全正色散光纤激光单元或是8字型光纤激光单元。6.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述光纤激光单元是非线性偏极化旋转光纤激光单元，包括：偏振分光单元，利用所述控制装置调整激光共振腔内之偏振态，使其得以形成脉冲激光输出。7.根据权利要求6所述的光纤激光系统，其特征在于，所述偏振分光单元包括：可旋转的第一四分之一波片；可旋转的第二四分之一波片；可旋转的二分之一波片；以及偏振分光镜，将所述脉冲激光引出给所述控制装置，其中所述控制装置自动控制所述第一四分之一波片、所述第二四分之一波片、所述二分之一波片分别的旋转角度。8.根据权利要求7所述的光纤激光系统，其特征在于，所述第一四分之一波片与所述二分之一波片相邻配置，且分别的旋转方向是相反。9.根据权利要求7所述的光纤激光系统，其中所述光纤激光单元是环形共振路径，其特征在于，还包括：激发光源，发出激光激发光源；以及掺镱光纤，接收所述激光激发光源进行增幅。10.根据权利要求1所述的光纤激光系统，其特征在于，所述光纤激光单元是非线性放大回圈镜光纤激光单元，包括偏振控制单元，其中所述偏振控制单元包括:偏振控...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘犀灵，吴小华，黄品翰，
申请(专利权)人：潘犀灵，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71