一种激光发射装置及其控制方法制造方法及图纸

本申请公开了一种激光发射装置及其控制方法。激光发射装置包括分布式反馈半导体激光器、法布里

【技术实现步骤摘要】
一种激光发射装置及其控制方法


[0001]本申请涉及光学设备
，特别是涉及一种激光发射装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]激光器是一种光学设备，在诸多领域具有广泛的应用，例如光学加工、通信等领域。激光器作为光源，能够在电信号的驱动下产生光信号。目前市面上具备多种多样的激光器，但是激光器与使用需求的不匹配导致激光器的使用效果并不理想。在一些特定应用场景中，一方面要求激光器产生的光脉冲具备较窄的光谱宽度，另一方面还要求激光器产生的光脉冲具备可调节的脉冲宽度，甚至包含特定数值的脉冲宽度。
[0003]以光学加工场景为例，在许多情况下，由于被加工材料的多样性，需要激光脉冲具有较为窄的光谱宽度，即发出的光的波长变化较小，如此更加容易进行倍频，从而通过倍频使发出的激光脉冲可适用于多种加工材料。一种做法是使用法布里
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珀罗半导体激光器（Fabry
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Perot Laser Diode）FP
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LD作为注入源再使用滤波片以缩窄脉冲光谱宽度，但是这种缩窄光谱宽度的方式达到的效果并不理想，并且容易因模式分配的噪声导致光脉冲的强度不稳定。
[0004]另一种做法是由分布式反馈半导体激光器（Distributed Feedback Laser Diode, DFB
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LD）实现较窄的光谱宽度，DFB
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LD通过脉冲调制能够获得的脉冲宽度为数十皮秒，若要延长脉冲宽度会出现严重的弛豫震荡，脉冲形状出现小尖刺，使波形变得不光滑，影响激光的有效应用。此外，如果延长DFB
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LD的腔长（即增大光子寿命）是能够快速有效地延长脉冲宽度的，但是延长DFB
‑
LD腔长的工艺十分复杂，其腔内有分布格式光栅越长加工难度越大，价格也会随之增大。
[0005]光纤激光器和半导体激光器输出的光脉冲宽度可调节范围非常有限。目前主控振荡器的功率放大器（Master Oscillator Power
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Amplifier, MOPA）的脉冲宽度大多是纳秒级。亚纳秒级脉冲宽度的激光器的可调范围非常有限，波形差，且伴随着较严重的弛豫振荡。此外，MOPA激光器若通过使用DFB
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LD作为注入源，即便能够实现窄光谱范围，但是弛豫振荡的问题也会很强烈。
[0006]基于以上对于现有技术的分析可知，在实现窄光谱宽度的同时抑制弛豫振荡，使发出的激光脉冲宽度在较大范围内可调，例如从亚纳秒到数百纳秒可调，已经称为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]基于上述问题，本申请提供了一种激光发射装置及其控制方法，以在实现窄光谱宽度的同时抑制弛豫振荡，使发出的激光脉冲宽度在亚纳秒到数百纳秒范围内可调。
[0008]本申请实施例公开了如下技术方案：本申请第一方面提供了一种激光发射装置，包括：分布式反馈半导体激光器DFB
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LD、法布里
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珀罗半导体激光器FP
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LD和电驱动装置；
DFB
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LD作为FP
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LD的注入源，自DFB
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LD出射的光用于注入到FP
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LD中；FP
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LD的输出端与激光发射装置的输出端连接；电驱动装置用于以直流电信号驱动DFB
‑
LD工作，以及用于以脉冲电信号驱动FP
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LD工作，其中，脉冲电信号的脉冲宽度和重复频率均可调节。
[0009]可选地，上述激光发射装置还包括：衰减器和温度调控装置；衰减器用于对DFB
‑
LD注入FP
‑
LD的光功率进行调控；温度调控装置用于对DFB
‑
LD及FP
‑
LD进行温度控制；激光发射装置用于在衰减器和温度调控装置的作用下，处于以下工作状态之一：注入锁定状态、突发脉冲状态和混沌状态；其中，注入锁定状态下激光发射装置输出的光脉冲稳定度最高。
[0010]可选地，光功率高于或等于第一预设功率阈值时，激光发射装置处于注入锁定状态；光功率高于第二预设功率阈值，且光功率低于第一预设功率阈值时，随衰减器对光功率的调控以及温度调控装置对DFB
‑
LD及FP
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LD进行温度控制，激光发射装置处于注入锁定状态、突发脉冲状态和混沌状态；第二预设功率阈值低于第一预设功率阈值。
[0011]可选地，激光发射装置处于突发脉冲状态时，衰减器还用于通过调节光功率改变突发脉冲状态下主脉冲内的小脉冲个数和小脉冲间距。
[0012]可选地，当脉冲电信号的脉冲宽度相同的条件下，注入锁定状态、突发脉冲状态和混沌状态下激光发射装置输出的光脉冲宽度一致，突发脉冲状态下激光发射装置输出的光脉冲峰值功率为注入锁定状态下激光发射装置输出的光脉冲峰值功率的二倍。
[0013]可选地，衰减器位于DFB
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LD和FP
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LD之间的光传输路径上。
[0014]可选地，上述激光发射装置还包括：环形器，环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，第一端口用于对接衰减器，第二端口用于对接FP
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LD，第三端口用于对接激光发射装置的输出端；在环形器中，从第一端口接收的光在第二端口输出，从第二端口接收的光在第三端口输出。
[0015]可选地，第一端口与第二端口之间的隔离度达到预设隔离度阈值以上，第二端口与第三端口之间的隔离度也达到预设隔离度阈值以上。
[0016]可选地，FP
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LD在接收DFB
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LD注入的光的一端镀有抗反射膜层，抗反射膜层用于抑制向DFB
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LD回光。
[0017]可选地，上述激光发射装置还包括：光放大组件，光放大组件衔接在FP
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LD的输出端与激光发射装置的输出端之间，用于将FP
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LD产生的光脉冲放大输出。
[0018]本申请第二方面提供了一种激光发射装置的控制方法，用于对第一方面提供的激光发射装置输出的光脉冲进行控制，方法包括：确定激光发射装置的目标脉冲宽度和目标重复频率；根据目标脉冲宽度参数调节脉冲电信号的脉冲宽度，根据所述目标重复频率调节所述激光发射装置的实际重复频率，以控制激光发射装置输出的光脉冲的脉冲宽度与目标脉冲宽度相对应，并控制所述实际重复频率与所述目标重复频率保持一致。
[0019]可选地，当激光发射装置具体为包含衰减器和温度调控装置的激光发射装置时，
方法还包括：确定激光发射装置的目标工作状态；通过衰减器和温度调控装置的调控作用，使激光发射装置处于目标工作状态；目标工作状态为以下几种工作状态之一：注入锁定状态、突发脉冲状态和混沌状态；其中，注入锁定状态下激光发射装置输出的光脉冲稳定度最高。
[0020]相较于现有技术，本申请具有以下有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光发射装置，其特征在于，包括：分布式反馈半导体激光器DFB
‑
LD、法布里
‑
珀罗半导体激光器FP
‑
LD和电驱动装置；所述DFB
‑
LD作为所述FP
‑
LD的注入源，自所述DFB
‑
LD出射的光用于注入到所述FP
‑
LD中；所述FP
‑
LD的输出端与所述激光发射装置的输出端连接；所述电驱动装置用于以直流电信号驱动所述DFB
‑
LD工作，以及用于以脉冲电信号驱动所述FP
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LD工作，其中，所述脉冲电信号的脉冲宽度和重复频率均可调节。2.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，还包括：衰减器和温度调控装置；所述衰减器用于对所述DFB
‑
LD注入所述FP
‑
LD的光功率进行调控；所述温度调控装置用于对所述DFB
‑
LD及所述FP
‑
LD进行温度控制；所述激光发射装置用于在所述衰减器和所述温度调控装置的作用下，处于以下工作状态之一：注入锁定状态、突发脉冲状态和混沌状态；其中，所述注入锁定状态下所述激光发射装置输出的光脉冲稳定度最高。3.根据权利要求2所述的激光发射装置，其特征在于，所述光功率高于或等于第一预设功率阈值时，所述激光发射装置处于所述注入锁定状态；所述光功率高于第二预设功率阈值，且所述光功率低于所述第一预设功率阈值时，随所述衰减器对所述光功率的调控以及所述温度调控装置对所述DFB
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LD及所述FP
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LD进行温度控制，所述激光发射装置处于所述注入锁定状态、所述突发脉冲状态或所述混沌状态；所述第二预设功率阈值低于所述第一预设功率阈值。4.根据权利要求2所述的激光发射装置，其特征在于，所述激光发射装置处于所述突发脉冲状态时，所述衰减器还用于通过调节所述光功率改变所述突发脉冲状态下主脉冲内的小脉冲个数和小脉冲间距。5.根据权利要求2所述的激光发射装置，其特征在于，当所述脉冲电信号的脉冲宽度相同的条件下，所述注入锁定状态、所述突发脉冲状态和所述混沌状态下所述激光发射装置输出的光脉冲宽度一致，所述突发脉冲状态下所述激光发射装置输出的光脉冲峰值功率为所述注入锁定状态下...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢何杰，张国新，黄玉涛，
申请(专利权)人：北京盛镭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：