[发明专利]预泵浦电流参数的确定方法

说明书

本发明提供一种预泵浦电流参数的确定方法，通过被动调Q激光器的本征状态，确定预泵浦电流参数，具体步骤：第一步确定连续泵浦下被动调Q激光器的本征状态；第二步同时确定预泵浦电流调制频率、预泵浦基电流、预泵浦高电流脉冲和预泵浦电流平均值，在满足已确定出的部分预泵浦电流参数的条件下，确定预泵浦高电流脉冲持续时间。用本发明提供的预泵浦电流参数的确定方法确定出的电流参数运行被动调Q激光器时，输出脉冲频率与泵浦光调制频率严格相同，能够有效抑制激光输出的脉冲抖动，提升激光脉冲幅值以及重复频率的稳定性。

技术领域

本发明涉及固体激光器技术领域，具体涉及一种预泵浦电流参数的确定方法。

背景技术

脉冲激光在工业加工、生物医学、雷达传感和军事科研等领域被广泛应用。被动调Q技术是比较常用于高重复频率、高峰值功率的激光脉冲产生技术。

被动调Q技术只需在腔内插入可饱和吸收体，即可获得脉冲激光输出，无需外部驱动源控制，具有体积小、结构简单、制作成本低等优点。但其对激光脉冲产生时刻、能量大小和峰值功率不可控，脉冲输出稳定性较差，主要表现为脉冲幅值的变化和脉冲之间周期的变化和抖动，同时在激光脉冲产生后，由于积累的上能级粒子没有完全跃迁，经常伴随子脉冲的产生，导致稳定性进一步变差。被动调Q脉冲的不稳定性起源于模式竞争、模式调制、调Q晶体的光致附生损耗、上能级粒子跃迁不完全等原因，需通过加入主动控制方式来提高输出激光脉冲的稳定性。

综合国内外研究情况，对于实现被动调Q脉冲的技术途径主要包括压电陶瓷反馈控制、饱和吸收损耗漂白与预泵浦技术。其中压电陶瓷反馈控制和饱和吸收损耗漂白技术需要在被动调Q激光器的结构上加额外的元件，很难实现器件的小型化。预泵浦技术可保证受控电流源与控制电路的独立性，不仅简化激光电源的硬件结构，也使得系统的性价比得到了提高，增强了整机的自动化程度和扩展能力，控制单元的输入接口与显示面板提供了良好的人机接口，能够获得稳定的脉冲输出。

预泵浦技术需在脉冲间隔期，给予一定的基电流，使得谐振腔内积累光子，但没有激光发射。在脉冲输出时，在基电流上叠加高电流脉冲，使上能级粒子数迅速积累，漂白饱和吸收体释放能量。预泵浦电流参数需要与被动调Q激光器本征状态相吻合，如果预泵浦电流的调制频率与激光器的脉冲本征频率不同，在一个泵浦周期内，有可能产生多个或没有激光脉冲产生。高电流脉冲设定过高容易造成泵浦源的损坏，高电流脉冲持续时间过长，会导致对激光脉冲抖动抑制效果降低。目前想要想达到吻合状态，需要在实验过程中反复不断的对预泵浦电流参数进行调试，过程复杂耗时，并无人提出能够快速地确定相关参数方法。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种预泵浦电流参数的确定方法，主要通过连续泵浦下被动调Q激光器输出的光信号，确定此情况下被动调Q激光器的脉冲本征状态，实现预泵浦电流参数的快速确定。

本发明提供的预泵浦电流参数的确定方法，具体是基于被动调Q激光器确定的预泵浦电流参数方法，通过被动调Q激光器的脉冲本征状态，确定预泵浦电流参数，包括如下步骤：

S1、确定连续泵浦下被动调Q激光器的本征状态，本征状态包括脉冲重复频率、脉冲宽度和泵浦电流；

S2、基于本征状态，确定预泵浦电流参数，预泵浦电流参数包括预泵浦电流调制频率、预泵浦基电流、预泵浦高电流脉冲、预泵浦电流平均值和预泵浦高电流脉冲持续时间；其中，

预泵浦电流调制频率：与连续泵浦下的脉冲重复频率的平均值相等；

预泵浦基电流：高于第一泵浦阈值，低于第二泵浦阈值，第一泵浦阈值为未放置可饱和吸收体时，连续激光输出的阈值功率，第二泵浦阈值为放置可饱和吸收体后，脉冲激光输出的阈值功率；

预泵浦高电流脉冲：不超过泵浦源的正常工作电流的最大值；

预泵浦电流平均值：与连续泵浦下被动调Q激光器的泵浦电流值相等，公式为：；