激光脉冲串时域形貌调制装置及方法制造方法及图纸

本申请提出一种激光脉冲串时域形貌调制装置及方法，其中，该装置包括：激光源

【技术实现步骤摘要】
激光脉冲串时域形貌调制装置及方法


[0001]本申请涉及脉冲光纤激光
，尤其涉及一种激光脉冲串时域形貌调制装置及方法
。

技术介绍

[0002]脉冲串模式激光，指时域上具有一定脉冲包络形貌，包络内部脉冲数目可调的脉冲序列
。
该模式激光因具有更低的热效应和更高的加工效率，已经在材料精细加工领域展现出卓越的优势
。
除此之外，激光脉冲串在空间烧蚀推进
、
流体测量
、
高速成像诊断
、
高速光通信
、
激光测距等众多领域也具有重要的应用价值
。
[0003]目前获得大能量激光脉冲串的方法主要是固体放大技术和光纤放大技术，但由于增益饱和效应，脉冲串时域包络在放大过程中发生形貌畸变，降低了激光系统的非线性阈值，阻碍输出能量的提升
。
同时，放大器前端器件可能受损，影响系统的稳定性
。
因此，为了减弱增益饱和对放大过程的不利影响，在对激光脉冲串放大之前必须对脉冲串时域形貌进行调制
。
所以如何实现对脉冲串时域形貌的调制已成为目前亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种激光脉冲串时域形貌调制装置及方法
。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种激光脉冲串时域形貌调制装置，该装置包括激光源
、
控制模块
、
增益补偿循环模块和光纤耦合器；其中：
[0006]所述激光源，用于产生待调制的初始激光脉冲串；
[0007]所述控制模块，用于发出控制所述增益补偿循环模块的工作状态的射频信号，并将其输送至所述增益补偿循环模块；其中，所述射频信号与所述初始激光脉冲串的包络信号时域相匹配；
[0008]所述增益补偿循环模块，用于提升所述第一激光脉冲串中的各个子脉冲的能量，并使提升能量后的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲在时域上重合；其中，所述第一激光脉冲串为光纤耦合器输送至所述增益补偿循环模块的脉冲串；
[0009]所述光纤耦合器，用于将各个叠加后的子脉冲按照预设的耦合比进行耦合，输出所述第一激光脉冲串和调制后的第二激光脉冲串；其中，所述叠加后的子脉冲为所述增益补偿循环模块输出的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲叠加后得到的
。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述光纤耦合器包括第一输入端
、
第二输入端
、
第一输出端和第二输出端；其中，所述第一输入端与所述激光源连接，所述第二输入端与所述增益补偿循环模块的输出端连接，所述第一输出端用于输出所述第二激光脉冲串，所述第二输出端与所述增益补偿循环模块的输入端连接
。
[0011]作为一种可能的实施方式，所述增益补偿循环模块包括光纤放大器
、
光学传输延迟结构和光学调制开关；其中：
[0012]所述光纤放大器，用于提升所述第一激光脉冲串中各个子脉冲的能量；所述光纤
放大器的输入端与所述光纤耦合器的输出端连接；
[0013]所述光学传输延迟结构，用于延长增益补偿循环模块的整体光学长度，以实现光学传输时间的延迟，使所述提升能量后的子脉冲与所述初始激光脉冲中对应的子脉冲在时域上重合；所述光学传输延迟结构的输入端与所述光纤放大器的输出端连接；
[0014]所述光学调制开关，用于基于所述射频信号，控制输出端的开关状态；所述光学调制开关的输入端与所述光学传输延迟结构的输出端连接，且所述光学调制开关的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接
。
[0015]作为另一种可能的实施方式，所述增益补偿循环模块还包括：
[0016]光纤隔离器，用于使所述第一激光脉冲串在所述增益补偿循环模块中单向传输；所述光纤隔离器的输入端与所述光纤耦合器的输出端连接，所述光纤隔离器的输出端与所述光纤放大器的输入端连接
。
[0017]作为一种示例，所述光学传输延迟结构包括无源匹配光纤和可调光学延迟线；其中：
[0018]所述无源匹配光纤，用于补足所述增益补偿循环模块的光学传输时间延迟所需的光学长度；
[0019]所述可调光学延迟线，用于精确调整增益补偿循环模块的光学长度
。
[0020]在本申请的一些实施例中，所述光学调制开关为光学调制器件或者声光调制器件
。
[0021]作为一种可能的实施方式，所述控制模块包括光电探测器和射频信号发生器，其中：
[0022]所述光电探测器，用于将接收到的所述初始激光脉冲串信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述射频信号发生器；所述光电探测器的输入端与所述激光源连接，所述光电探测器的输出端与所述射频信号发生器的输入端连接；
[0023]所述射频信号发生器，用于基于所述电信号，发出所述射频信号，并将其输送至所述光学调制开关
。
[0024]在本申请的另一些实施例中，所述控制模块发出的射频信号与目标形貌相匹配
。
[0025]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种激光脉冲串时域形貌调制方法，应用于上述第一方面所述的激光脉冲串时域形貌调制装置，包括：
[0026]基于激光源，产生初始激光脉冲串；
[0027]基于控制模块，发出控制增益补偿循环模块的工作状态的射频信号，并将其输送至所述增益补偿循环模块；其中，所述射频信号与所述初始激光脉冲串的包络信号时域相匹配；
[0028]基于所述增益补偿循环模块，提升第一激光脉冲串中的各个子脉冲的能量，并使提升能量后的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲在时域上重合；其中，所述第一激光脉冲串为光纤耦合器输送至所述增益补偿循环模块的脉冲串；
[0029]基于所述光纤耦合器，将各个叠加后的子脉冲按照预设的耦合比进行耦合，输出所述第一激光脉冲串和调制后的第二激光脉冲串；其中，所述叠加后的子脉冲为所述增益补偿循环模块输出的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲叠加后得到的
。
[0030]其中，控制模块发出的射频信号与目标形貌相对应
。
[0031]根据本申请的技术方案，通过增益补偿循环模块来提升光纤耦合器输出的脉冲串中各个子脉冲的能量，并使提升能量后的子脉冲与激光源发出的初始激光脉冲串中对应的子脉冲在时域上重合，叠加后的子脉冲由光纤耦合器按照预设的耦合比分为两路，一路继续输入至增益补偿循环模块，另一路直接作为调制后的脉冲串输出
。
本方案利用增益补偿循环模块中的增益补偿和脉冲时域叠加，对包络内各个子脉冲的能量进行逐个调控，从而实现激光脉冲串时域的形貌调制，同时极大地降低调制过程中的能量损耗
。
[0032]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到
。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光脉冲串时域形貌调制装置，其特征在于，包括激光源
、
控制模块
、
增益补偿循环模块和光纤耦合器；其中：所述激光源，用于产生待调制的初始激光脉冲串；所述控制模块，用于发出控制所述增益补偿循环模块的工作状态的射频信号，并将其输送至所述增益补偿循环模块；其中，所述射频信号与所述初始激光脉冲串的包络信号时域相匹配；所述增益补偿循环模块，用于提升所述第一激光脉冲串中的各个子脉冲的能量，并使提升能量后的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲在时域上重合；其中，所述第一激光脉冲串为光纤耦合器输送至所述增益补偿循环模块的脉冲串；所述光纤耦合器，用于将各个叠加后的子脉冲按照预设的耦合比进行耦合，输出所述第一激光脉冲串和调制后的第二激光脉冲串；其中，所述叠加后的子脉冲为所述增益补偿循环模块输出的子脉冲与所述初始激光脉冲串中对应的子脉冲叠加后得到的
。2.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤耦合器包括第一输入端
、
第二输入端
、
第一输出端和第二输出端；其中，所述第一输入端与所述激光源连接，所述第二输入端与所述增益补偿循环模块的输出端连接，所述第一输出端用于输出所述第二激光脉冲串，所述第二输出端与所述增益补偿循环模块的输入端连接
。3.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增益补偿循环模块包括光纤放大器
、
光学传输延迟结构和光学调制开关；其中：所述光纤放大器，用于提升所述第一激光脉冲串中各个子脉冲的能量；所述光纤放大器的输入端与所述光纤耦合器的输出端连接；所述光学传输延迟结构，用于延长增益补偿循环模块的整体光学长度，以实现光学传输时间的延迟，使所述提升能量后的子脉冲与所述初始激光脉冲中对应的子脉冲在时域上重合；所述光学传输延迟结构的输入端与所述光纤放大器的输出端连接；所述光学调制开关，用于基于所述射频信号，控制输出端的开关状态；所述光学调制开关的输入端与所述光学传输延迟结构的输出端连接，且所述光学调制开关的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接
。4.
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述增益补偿循环模块还包括：光纤隔离器，用于使所述第一激...

【专利技术属性】
技术研发人员：林学春，李心瑶，于海娟，左杰希，宁超宇，邹淑珍，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：