半导体激光器窄脉冲种子源研究
发布时间：2020-04-04 20:00
【摘要】：基于半导体激光器脉冲种子源和光纤放大器结构的光纤激光器,因其输出光信号具有高光束质量、高稳定性、脉冲宽度(Pulse Width,简写PW)和脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,简写PRF)可通过种子源调节等特点,主要在单光子探测、医疗、军事、材料加工等方面应用。在主振荡功率放大器(Master OscillatorPowerAmplifier,简写MOPA)系统中,光纤放大器输出光脉冲参数如脉冲宽度、重复频率、上升和下降时间,直接受种子源的相应参数的影响。因此,设计优质的半导体激光器脉冲种子源是构建光纤激光器结构的首要工作。结合现有的半导体激光器脉冲驱动方法和技术,本文提出了两种半导体激光器窄脉冲种子源的设计,一种是基于同轴半导体激光器的亚纳秒脉冲种子源设计,另一种是基于蝶形半导体激光器的纳秒脉冲种子源设计。基于同轴半导体激光器的亚纳秒脉冲种子源设计,包括电源供应模块、窄脉冲信号发生模块、窄脉冲驱动电路模块和半导体激光器。电源供应模块主要功能是为电路中其他模块提供所需电压;窄脉冲信号发生模块,采用数字电路方式产生可调脉宽和可调重频的电信号;在触发信号的驱动下,窄脉冲驱动电路模块中场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简写 MOSFET)高速开关的打开与关闭,使得半导体激光器产生光信号。通过测试,该种子源可获得PW为538ps-10ns、PRF为500kHz-100MHz的光信号;将种子源激光注入到光纤放大器中,未发现输出波形的脉冲宽度和光谱发生畸变,说明种子源稳定性良好。基于蝶形半导体激光器的纳秒脉冲种子源设计,包括电源供应模块、窄脉冲信号发生模块、窄脉冲驱动电路模块、温度控制电路模块和半导体激光器。与同轴半导体激光器的亚纳秒脉冲种子源相比,蝶形半导体激光器的纳秒脉冲种子源增加了温度控制电路模块。温度控制电路模块主要功能是为了恒定半导体激光器的工作温度,保证它的正常操作。通过测试,该种子源可实现PW为3.5ns-51ns、PRF为5kHz-25MHz的光信号,这已达到了预期目标。
【图文】：
脉冲驱动器可提供脉冲电流高达５Ａ、恒流输出电压高达２０Ｖ、脉冲宽度２５ｎＳ－ｌｐＳ逡逑及占空比０．０１％－５．００％，同时还具有冗余电流限制、瞬态保护、浮动输出和安全联逡逑锁的保护功能。其实物图如图１－２所示。逡逑－ka邋Ｉ逡逑丨：丨逦二邋二今、．邋—＾逡逑＞■邋ｍ逦１。逡逑图１－２邋ＬＤ驱动器ＬＤＰ－３８３０系列产品逡逑德国ＰｉｃｏＬＡＳ公司主要从事ＬＤ驱动器、信号源的研制工作，ＰｉｃｏＬＡＳ公司的逡逑ＬＤ驱动器因可以提供短电流、高性能而被用户重视。该公司的ＬＤ驱动器的类型逡逑有８种系列。其中，ＢＦＰＳ－ＶＲＨＳＰ邋０２高速种子源驱动器，，可以提供脉冲宽度逡逑５００ｐｓ－３５ｎｓ，输出电流０－１．６Ａ，数字电流和脉冲宽度连续可调，况且还自带温度控逡逑制器功能。逡逑武汉锐科光纤激光技术股份有限公司以光纤激光器的研发为主，首次研制出逡逑了国内第一台高功率的脉冲光纤激光器。可想而知，其研发水平在国内也是遥遥逡逑领先的。研制出的窄脉宽、高功率的光纤激光器，Ｐ最高可以达到３０Ｗ、可调ＰＷ逡逑可达２ｎｓ－３５０ｎｓ、可调ＰＲＦ可达丨０ｋＨｚ－１０００ｋＨｚ等指标
逑ｗ逡逑图１－３窄脉宽高功率光纤激光器产品逡逑深圳创鑫激光股份有限公司，致力于光纤激光器的生产与研发，主要分为脉逡逑冲类、连续类、科研类等六个类别。其中，脉冲类光纤激光器的研宄发展情况是逡逑ＬＤ脉冲驱动电路设计者的主要调研方向，该光纤激光器又分为３种系列。关于逡逑ＭＯＰＡ系列中ＭＦＰＴ－２０脉冲光纤激光器，Ｐ可达２０Ｗ、ＰＷ可达２ｎｓ－２００ｎｓ及ＰＲＦ逡逑可达ｌｋＨｚ－２ＭＨｚ。其实物图如下图１－４所示。逡逑[椤叮撸撸ィ浚縖槊义巍鲕昂撸蓿垮义洗乓鴌辏浚号才觯浚义希礤澹诲巍鲥危哄危危礤义贤迹保村澹停疲校裕玻翱傻髀龀謇喙庀思す馄麇义仙蕉８还庾涌萍脊煞萦邢薰荆怨庀思す馄鞯难蟹⑽鳎饕ㄥ义献⒂诔搪龀骞庀思す馄鞯难芯俊Ｔ诠庀思す馄鞑分校龀蹇矶茸钫梢源锏藉义希常担妫螅暮艿停銮蚁低辰峁谷庀嘶ｅ义弦陨衔谕夤赜谥肿釉春鸵患叮嗉豆庀朔糯笃鹘峁沟墓庀思す馄鞣⒄骨殄义峡觥４庸诖笱А⒀蟹⒒购凸境痰难蟹⒊晒纯
本文编号：2614014
【图文】：
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