[实用新型]基于电光调制器的脉宽可调光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型属于激光设备领域，更具体地，涉及一种基于电光调制器的脉宽可调光纤激光器，该电光调制器为光纤化的高功率低压脉宽可调的电光调制器。

背景技术

光纤激光器效率高、阈值低、可调谐、便于集成，因此受到普遍关注。在激光微加工、光传感等众多领域中更是作为最基本的光源而被广泛的使用。近几年来，各种新型光纤器件、新型结构光纤的出现，调Q光纤激光器的研究也得到了快速的发展，推动了激光雷达、激光微加工等应用技术的发展。传统的主动或者被动调Q激光器(声光、机械转镜以及可饱和吸收体等)都已形成可靠、成熟的技术。但他们都表现出各自固有的缺点：被动调Q光纤激光器无法控制调制频率和脉冲宽度；机械转镜调Q则需要庞大的机械调制器；声光调Q入损耗大，脉冲宽度宽且不可调。这些各自的缺陷，抑制了它们在小型化、结构紧凑、快速响应的激光系统中的应用。光纤化的高功率低压脉宽可调电光调制器具有能与光纤系统无缝连接、能承受高激光功率、工作电压低、脉宽可调、快速响应、高的可靠性能以及超紧凑的结构，利用这种调制器制成的可调脉宽窄脉冲光纤激光器，具有结构紧凑、光束质量高、脉冲宽度可调、成本更低等诸多优点，在工业、医疗、国防等领域具有很好的应用前景。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种脉宽可调的光纤激光器。

本实用新型提供了一种基于电光调制器的脉宽可调光纤激光器，其特征在于，包括激光二极管、谐振腔、控制电路和光隔离器；所述激光二极管的驱动端连接至所述控制电路的第一输出端，所述谐振腔的输入端连接至所述激光二极管的输出端，所述谐振腔的控制端连接至所述控制电路的第二输出端，所述光隔离器的输入端连接至所述谐振腔的输出端；所述控制电路的输入端用于接收外部的控制信号。

更进一步地，所述谐振腔包括高反光栅、低反光栅以及依次连接的合束器、有源光纤和调Q元件；所述合束器的第一输入端作为所述谐振腔的输入端，所述合束器的第二输入端连接所述高反光栅；所述调Q元件的控制端作为所述谐振腔的控制端，所述低反光栅的输入端连接至所述调Q元件的输出端，所述低反光栅输出端作为所述谐振腔的输出端。

更进一步地，调Q元件为电光调制器。

更进一步地，电光调制器通过光纤与所述有源光纤耦合连接。

更进一步地，低反光栅为光纤光栅。

更进一步地，有源光纤为增益光纤，所述增益光纤为掺镱双包层光纤。

更进一步地，所述控制电路包括电光驱动器、主控板和二极管驱动器；所述主控板的输入端作为所述控制电路的输入端，所述二极管驱动器的输入端连接至所述主控板的第一输出端，所述二极管驱动器的输出端作为所述控制电路的第一输出端；所述电光驱动器的输入端连接至所述主控板的第二输出端，所述电光驱动器的输出端作为所述控制电路的第二输出端。

更进一步地，控制电路还包括连接在所述主控板的输入端的电源和外控接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型摒弃了传统调Q光纤激光器在谐振腔内插入声光调制器件实现脉冲输出的做法，利用光纤耦合电光调制器的斩波作用来实现光纤激光器的脉冲输出，这种新的脉冲输出方式可以更短的开关时间，更高的消光比，能实现更窄的激光脉冲输出，且通过时序控制可以实现脉宽可调，实验表明此方案可以获得10ns的脉冲输出。

(2)由于电光调制器具有更短的开关时间，更易实现精确同步控制，在实际应用中具有更小的开光延时，使其具有更高的加工精度。

(3)由于电光调制器尺寸比声光Q开关有更小的体积和重量，本实用新型基于电光调制器的脉宽可调光纤激光器具有紧凑的结构和更高的便携性。

(4)在控制系统电路设计上利用微控制器通过外部信号同时触发激光器驱动器及电光两个元件。利用微控制器出色的逻辑处理能力及快速的并行处理功能，同时处理多个控制指令，提高整个控制系统的响应速度。同时将一些外围数字电路集成在一起，使一些分离的元器件整合，提高了系统的可靠性。

(5)传统的电光调Q开关Nd:YAG激光器，泵浦源输出后经柱状棱镜组整形，将光束发散角压缩并聚焦后输入激光晶体。激光晶体靠近泵浦源的一端面镀高反膜，与另一端镀部分反射膜的输出镜结合起来，形成谐振腔，使激光产生振荡放大并输出。本实用新型采用光纤耦合电光调制器，整个激光器使用全光纤化结构，相比于传统的电光调Q开关Nd:YAG激光器具有更稳定的结构、更高的光束质量、更高的光电转换效率及更小的体积而且因为没有对准约束而可以免维护。

附图说明