[发明专利]一种纳秒脉冲光纤激光器及其控制方法

权利要求书

1.一种纳秒脉冲光纤激光器，具有源激光器和噪声控制激光器， 其特征在于：源激光器和噪声控制激光器的输出端通过光纤耦合器与 三端口光纤环形器输入端相连，三端光纤环形器的第二端口和泵浦激 光二极管的输出端接波分复用器，波分复用器、掺杂光纤、光纤光栅 和第一光电探测器从左到右依次串联，控制单元分别与源激光器、噪 声控制激光器、泵浦激光二级管、第一光电探测器和第二光电探测器 连接。

2.根据权利要求1所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：源 激光器产生激光中心波长和噪声控制激光器产生激光的中心波长均在 掺杂光纤增益谱范围之内，源激光器中心波长在通信C波段1550nm附 近，噪声控制激光器中心波长在1530nm附近。

3.根据权利要求1所述的纳秒脉冲光纤激光器中，其特征在于： 采用三端口光纤环形器、波分复用器、半导体泵浦激光二级管、掺杂 光纤和宽带反射光纤光栅结构，构成一个特殊的光纤放大器，在单段 掺杂光纤上实现两级激光放大。

4.根据权利要求3所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：采 用宽带反射光纤光栅来滤除源激光器发出激光的激光光谱以外的噪 声；并且，噪声控制激光器产生的激光光谱不在宽带反射光纤光栅的 反射带宽内。

5.根据权利要求1所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：采 用噪声控制激光器来抑制背景ASE噪声，提高了输出激光的信噪比。

6.根据权利要求5所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：源 激光器发出一个光脉冲，在掺杂光纤中实现光放大，源激光器发出该 脉冲光之后，噪声控制激光器发出一个脉冲光来消耗掺杂光纤中的反 转粒子数，抑制ASE噪声的产生。

7.根据权利要求1所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：控 制单元给源激光器和噪声控制激光器提供时序脉冲电流，其特征在于 包括如下循环步骤：控制单元给源激光器一个脉冲电流，使源激光器 发出一个宽度为T0的光脉冲，经过T1时间间隔后，控制单元给噪声 控制激光器发出一个脉冲电流，使噪声控制激光器发出一个宽度为T2 的光脉冲；然后再经过T3时间间隔后，控制单元再给源激光器发出一 个脉冲电流，使源激光器发出下一个光脉冲。

8.根据权利要求7所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：在 T3这段时间里，将弥补前一段时间内噪声控制激光器产生的脉冲激光 对掺杂光纤中反转粒子数过多的消耗，使掺杂光纤中的反转粒子数恢 复到较高的水平，从而保证了源激光器产生的光脉冲在掺杂光纤中能 够产生足够高的增益；同时，T3不能太长，以免在T3时间内产生较大 的ASE脉冲噪声，T1时间长短以电路稳定转换时间为准。

9.根据权利要求7所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：源 激光器发出脉冲光之后，控制单元使源激光器工作在阈值电流附近， 此时激光器仍能发出微弱激光；噪声控制激光器发出脉冲光之后，控 制单元使噪声控制激光器工作在阈值电流附近，此时噪声控制激光器 仍能发出微弱激光。

10.根据权利要求8所述的纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于： 采用了增益钳制技术，控制源激光器在掺杂光纤中的增益，使得源激 光器在不产生脉冲激光时所发出的微弱激光在掺杂光纤中的增益很 小，放大后的微弱激光对输出脉冲激光所引入的背景噪声很小；源激 光器在不产生脉冲时能工作在阈值电流附近，提高了激光器的使用寿 命。

11.根据权利要求1所述纳秒脉冲光纤激光器，其特征在于：泵 浦激光二极管将泵浦光注入掺杂光纤，源激光发生器产生的激光脉冲 经过掺杂光纤进行一次放大，激光脉冲经过光纤光栅反射后再次经过 掺杂光纤进行二次放大，二次放大后的激光脉冲由三端环形器输出； 噪声控制激光器产生的脉冲光经过光纤耦合器、三端口光纤环行器、 波分复用器后在掺杂光纤里产生光放大，消耗了掺杂光纤内的反转粒 子数，放大后的激光经过光纤光栅输出，被第一光电探测器探测到。