[发明专利]一种对相位调制激光光谱展宽状态探测的装置及探测方法

说明书

本发明公开了一种对相位调制激光光谱展宽状态探测的装置及探测方法，所述装置包括顺序连接的光滤波器、高速光电探测器、高通滤波器和功率探测器，其中，光滤波器输入端外接相位调制激光、输出端与高速光电探测器连接，高速光电探测器的电信号输出端与高通滤波器连接，高通滤波器的输出端与功率探测器连接，所述方法包括：时域调制、高通滤波、功率探测过程。这种装置成本低、结构简单、紧凑，便于集成。这种方法操作简单、可评估衡量窄于0.1nm的光谱宽度、能有效判断光谱展宽状态，对高功率激光系统的安全防护有重要意义。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体是一种对相位调制激光光谱展宽状态探测的装置及探测方法。

背景技术

受激布里渊散射（SBS）是单频激光系统常见的非线性效应，其过程可以描述为泵浦光、Stokes光通过声波进行的非线性相互作用，泵浦光通过电致伸缩效应产生声波，然后引起介质折射率周期性调制，即折射率光栅，移动的折射率光栅后向散射泵浦光，形成Stokes光。受激布里渊散射的存在不仅会制约激光脉冲功率的进一步提升，还会形成后向的高峰值功率尖峰脉冲，对系统光器件造成损伤，因此必须对SBS效应进行有效的抑制。目前，研究人员提出了几种抑制SBS的方法：优化设计具有高SBS阈值的光纤；在掺杂光纤上施加应力分布或温度分布；对单频激光进行相位调制，展宽光谱，其中，对单频激光进行相位调制，实现光谱展宽的方法简单易行，被许多高功率激光系统所采用。

光谱展宽的激光可以避免SBS的影响，在激光系统的后级中进一步放大。为避免单频激光没有进行有效的光谱展宽，而注入到后级中，激发SBS，造成系统光器件的损伤，需要对激光的光谱展宽状态进行有效的检测与判定。单频激光的光谱展宽通常使用相位调制器进行光谱展宽，其展宽程度与调制频率和调制深度有关。当前对相位调制激光的光谱进行探测判断的方法有光谱仪测量法、光纤光栅探测法、基于光学外差探测技术的光谱探测方法，其中光谱仪测量法精度高，但响应慢、装置体积大；光纤光栅探测法采用单个或多个窄带光纤光栅对光谱展宽进行判断，相关技术方案可参见专利ZL 2017 2 1310118.X及2017113452547，光纤光栅探测法需要采用适当的窄带光纤光栅并进行温度控制，无法对小于光纤光栅反射带宽的光谱进行判断；基于光学外差探测技术的光谱探测方法由美国ZBL装置的研究人员提出，该方法涉及的单元模块多，结构复杂，调节参量多，成本高，具体见Patrick K. R,Darrell J. A,Jens S,et al.Injection of a Phase Modulated Sourceinto the ZBeamlet Laser for Increased Energy Extraction.Sand2014-20011。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种对相位调制激光光谱展宽状态探测的装置及探测方法。这种装置成本低、结构简单、紧凑，便于集成。这种方法操作简单、可评估衡量窄于0.1nm的光谱宽度、能有效判断光谱展宽状态，对高功率激光系统的安全防护有重要意义。

实现本发明目的的技术方案是：

一种对相位调制激光光谱展宽状态探测的装置，与现有技术不同处在于，包括顺序连接的光滤波器、高速光电探测器、高通滤波器和功率探测器，其中，光滤波器输入端外接相位调制激光、输出端与高速光电探测器连接，高速光电探测器的电信号输出端与高通滤波器连接，高通滤波器的输出端与功率探测器连接。

所述光滤波器为光纤结构的滤波器，光纤结构的滤波器的滤波带宽大于相位调制激光的光谱宽度。

所述高速光电探测器响应速率大于500MHz。

所述高通滤波器为电滤波器，电滤波器的低端截止频率大于10MHz。

所述功率探测器为射频功率探测器，射频功率探测器的响应带宽覆盖相位调制激光的调制频率范围。

优选地，所述光纤结构的滤波器的滤波带宽为相位调制激光光谱宽度的3-10倍。