專利名稱：基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種脈沖激光源，尤其是一種基于連續光波分復用相干合成相 位控制的，脈沖激光峰值功率可控、重復頻率寬頻帶可調、脈寬大范圍可控的 新型脈沖激光源。
背景技術：
在激光加工、材料處理、信息光電子、激光測量等領域，脈沖激光源得到 了廣泛應用。在實際應用過程中，通常需要重復頻率高、重頻可調范圍寬的超
短脈沖光。傳統的脈沖光源產生系統主要采用鎖模、調Q、腔倒等技術。經過多 年的發展，這些技術與都己經比較成熟，重復頻率可調的脈沖激光源也已經取 得了很大的進展。本發明提供了一種基于連續光波分復用和相干合成相位控制 的脈沖激光源。
發明內容
本發明提供了一種基于連續光波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源。 基于波分復用和多波長激光干涉原理，利用等頻率間隔的多束光合成實現脈沖 激光輸出。脈沖激光峰值功率、脈沖激光重復頻率、脈寬等參數可以大范圍內調節。
本發明的技術解決方案是
基于波分復用和多波長激光干涉原理，利用等頻率間隔的多束光合成實現 脈沖激光輸出。其特點在于利用色散元件將連續激光分為等頻率間隔的各個 衍射級次的光(假設為N個級次)，利用光纖放大器對各級衍射光進行放大，放 大后的光束利用光譜合成元件合為一束；通過相位調制器對各個級次的光進行 相位控制，使各個通道的光實現相位鎖定，從而實現脈沖峰值功率為單路連續
激光功率的N2倍、脈沖重復頻率為相鄰衍射級次光頻率間隔的脈沖光輸出。整 個系統包括連續波激光器1，色散元件2，相位調制器3，放大器4，光譜合成
3元件5，相位檢測與控制單元6。
所述的連續激光器1是寬譜激光器，其種類不限，可以是氣體激光器、固 體激光器、化學激光器、半導體激光器、光纖激光器等任意種類的激光器；所 述的色散元件2類型不限，可以是任意一種可以實現光譜分離的器件，如光柵， 密集波分復用器等；所述的相位調制器3類型不限，可以是電光晶體、壓電陶 瓷等任意種類能夠起到激光光束相位調制效果的器件；所述的放大器4類型不 限，可以是光纖激光放大器、固體激光放大器等起到激光放大作用的器件；所 述的光譜合成元件5類型不限，可以是任意一種可以實現光譜合束的器件，如 光柵，密集波分復用器等；所述的相位檢測與控制單元6是實現各個通道相位 探測和相位鎖定的核心處理單元，由光電檢測、信號處理電路、控制電路組成。
本發明已經為發明人所在實驗室進行的兩路光分束和與合成實驗證實，這 種輸出波形、重復頻率、脈寬任意可調的脈沖激光方案完全可行。
采用本發明可以達到以下技術效果
1、 本發明基于波分復用和多波長激光干涉原理，利用等頻率間隔的光束合 成實現脈沖激光輸出。
2、 本發明提供的脈沖激光源，通過增加合成光束數目，可以實現峰值功率 為單路激光功率NM咅的脈沖光輸出。
3、 本發明提供的脈沖激光源，通過調節相鄰衍射級次光的頻率間隔，能夠 實現大范圍內重頻可調的脈沖光，且重復頻率與相鄰兩束光頻率間隔相等。通 過提高相鄰衍射級次光的頻率間隔，可以實現高重復頻率的超短脈沖光輸出， 脈寬小于相鄰兩束光頻率間隔倒數的2/N。
4、 本發明提供的脈沖激光源，可以實現脈沖重復頻率為吉赫茲、太赫茲量 級，脈寬可達納秒、皮秒量級的超短脈沖輸出。
圖1為本發明的系統結構原理示意圖。
4圖2為本發明提供的5束頻率間隔為1()'。赫茲的連續光合成情形，上圖為 單路連續激光波形，下圖為合成輸出脈沖激光波形。
圖3為本發明提供的7束頻率間隔為1012赫茲的連續光合成情形，上圖為 單路連續激光波形，下圖為合成輸出脈沖激光波形。
具體實施例方式
本發明產生脈沖激光的實現過程如下
連續波激光器1的輸出光源被色散元件2分成等光頻間隔的多束光(假設 為N束)，各束光分別先后經過相位調制器3和放大器4，保證各束光輸出功率 大致相等，然后利用光譜合成元件5對各束光進行合成。如果各個通道的光沒 有進行相位控制，隨機相位差導致輸出光具有隨機特性，表現為連續光輸出； 通過相位檢測與控制單元6的相位控制，使得各個通道的光相位鎖定，可獲得 脈沖光輸出。通過增加合成光束數目，可以提高脈沖峰值功率。通過調節相鄰 衍射級次光的頻率間隔，能夠實現大范圍內重頻可調的脈沖光。通過提高相鄰 衍射級次光的頻率間隔，可以實現高重復頻率的超短脈沖光輸出。
權利要求
1、基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源，包括激光器(1)、相位調制器(3)、放大器(4)，其特征在于利用色散元件(2)將連續激光分為等頻率間隔的各個衍射級次的光(假設為N個級次)，利用光纖放大器(4)對各級衍射光進行放大，放大后的光束利用光譜合成元件(5)合為一束。
2、 根據權利要求1所述的基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源， 其特征在于通過相位調制器對各個級次的光進行相位控制，使各個通道的光實 現相位鎖定，從而實現脈沖峰值功率為單路連續激光功率的W倍、脈沖重復頻 率為相鄰衍射級次光頻率間隔的脈沖光輸出。
3、 根據權利要求1所述的基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源， 其特征在于相位檢測與控制單元(6)是實現各個通道相位探測和相位鎖定的核 心處理單元，由光電檢測、信號處理電路、控制電路組成。
4、 根據權利要求1所述的基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源， 其特征在于通過增加合成光束數目，可以提高脈沖峰值功率。
5、 根據權利要求1所述的基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源， 其特征在于通過調節相鄰衍射級次光的頻率間隔，能夠實現大范圍內重頻可調 的脈沖光。
6、 根據權利要求1所述的基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源， 其特征在于通過提高相鄰衍射級次光的頻率間隔，可以實現高重復頻率的超短 脈沖光輸出。
全文摘要
本發明涉及一種基于波分復用相干合成相位控制的脈沖激光源。利用色散元件將連續激光分為等頻率間隔的各個衍射級次的光(假設為N個級次)，利用光纖放大器對各級衍射光進行放大，放大后的光束利用光譜合成元件合為一束。本發明提供的脈沖激光源，通過調節相鄰衍射級次光的頻率間隔，能夠實現大范圍內重頻可調的脈沖光，且重復頻率與相鄰兩束光頻率間隔相等。通過提高相鄰衍射級次光的頻率間隔，可以實現高重復頻率的超短脈沖光輸出。
文檔編號H01S3/10GK101459315SQ20091004240
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月4日 優先權日2009年1月4日
發明者劉澤金, 吳武明, 樸 周, 姜宗福, 霄 李, 王小林, 許曉軍, 郭少鋒, 陳子倫, 陳金寶, 馬浩統, 馬閻星 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學