掺铥光纤激光器及其工作方法与流程

本申请属于光纤激光器，具体涉及一种掺铥光纤激光器及其工作方法。

背景技术：

1、高功率准连续掺铥光纤激光器是利用掺铥增益光纤作为增益介质，受激产生2µm波长的激光，通过对泵浦源的驱动进行调制，实现准连续脉冲激光的输出。

2、高功率掺铥光纤激光器一般通过谐振腔或者多级放大结构的来实现。对于高光束质量的大能量脉冲，同步脉冲泵浦是目前最主要的方案。对于连续泵浦方案，在两次激光脉冲的间隙，激光介质仍会被不断泵浦，积累的能量很容易以寄生脉冲或放大自发辐射的形式释放出来，这会严重干扰主脉冲，降低输出质量。而采用同步脉冲泵浦方案，在激光脉冲产生后，同步关断泵浦，防止多余的能量积累，从根源上杜绝了在主脉冲之后出现寄生小脉冲的可能。

3、但是，现有的同步脉冲泵浦方案中，放大结构中的泵浦源以恒定功率运行，为了避免能量积累过多产生大量的放大自发辐射，泵浦源的运行功率不能过大，即功率提升受限，从而导致泵浦利用率较低。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于：现有的掺铥光纤激光器采用同步脉冲泵浦方案，泵浦利用率较低，为解决该技术问题，提供一种能够提高泵浦利用率的掺铥光纤激光器及其工作方法。

2、本申请提出的技术方案为：

3、一种掺铥光纤激光器工作方法，包括步骤：任意一次激光脉冲周期内，在种子光产生之前启动泵浦源，泵浦功率自初始功率p0逐渐提升至峰值功率pp，随后下降至标准功率pn；

4、其中，泵浦功率随时间呈线性变化，且初始功率p0、峰值功率pp以及标准功率pn满足：p0＜pn＜pp。

5、采用上述的掺铥光纤激光器工作方法，泵浦功率以一个低于标准功率的初始功率开始运行，然后呈线性逐渐上升，该操作可以减少小信号光放大过程中产生的放大自发辐射。而且相较于传统的同步脉冲方案，该工作方法具有更高的泵浦源峰值功率以及泵浦能量，有效地提高了泵浦利用率。此外，在达到峰值功率后泵浦功率开始呈线性下降，直至下降到标准功率，从而可以避免放大过程中增益饱和后，残余泵浦对激光器产生影响。

6、进一步地，初始功率p0、峰值功率pp以及标准功率pn满足：p0=（0.7~0.8）pn，pp=（1.3~1.5）pn。

7、进一步地，还包括步骤：泵浦源达到标准功率时关断，且泵浦源关断时刻和种子源关断时刻相同。

8、进一步地，启动泵浦源的时刻为t1，种子光产生的时刻为t2，t1、t2满足：0.5ms≤t2-t1≤1ms。

9、进一步地，在泵浦功率提升过程中，泵浦功率在t3时刻达到标准功率，t2位于t1和t3之间。

10、进一步地，泵浦源和种子源关断时刻为t4，泵浦功率达到峰值功率的时刻为t5，t1、t4、t5满足：（t5-t1）/（t4-t1）≥0.95。

11、一种掺铥光纤激光器，采用所述的掺铥光纤激光器工作方法运行。

12、进一步地，包括依次连接的种子源及放大器，所述放大器包括依次连接的泵浦源、合束器、增益光纤及包层光滤除器，所述种子源与所述合束器连接。

13、进一步地，还包括隔离器，所述隔离器设置于所述种子源和放大器之间。

14、进一步地，还包括输出头，所述输出头与所述放大器远离所述种子源的一端连接。

15、综上所述，本申请提供的惨丢光纤激光器及其工作方法至少具有以下优点：

16、1、泵浦功率以一个低于标准功率的初始功率开始运行，然后呈线性逐渐上升，达到峰值功率后线性下降至标准功率并与种子源同步关断，可以减少小信号光放大过程中产生的放大自发辐射，并且有效地提高了泵浦利用率，还可以避免放大过程中增益饱和后，残余泵浦对激光器产生影响。

17、2、在种子光产生时，泵浦功率仍然低于标准功率，故泵浦源的启动时刻可以进一步地提前，延长反转粒子数的积累时间，方便控制反转粒子数的总储量，又能够控制泵浦功率以更加平缓的斜率爬升，降低驰豫振荡的风险。

18、3、在激光脉冲周期内，泵浦功率爬升阶段占比超过95%，可以确保泵浦功率以更加平缓的斜率爬升，降低驰豫振荡风险，提高系统稳定性。

1.一种掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，包括步骤：任意一次激光脉冲周期内，在种子光产生之前启动泵浦源，泵浦功率自初始功率p0逐渐提升至峰值功率pp，随后下降至标准功率pn；

2.根据权利要求1所述的掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，初始功率p0、峰值功率pp以及标准功率pn满足：p0=（0.7~0.8）pn，pp=（1.3~1.5）pn。

3.根据权利要求1所述的掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，还包括步骤：泵浦源达到标准功率时关断，且泵浦源关断时刻和种子源关断时刻相同。

4.根据权利要求3所述的掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，启动泵浦源的时刻为t1，种子光产生的时刻为t2，t1、t2满足：0.5ms≤t2-t1≤1ms。

5.根据权利要求4所述的掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，在泵浦功率提升过程中，泵浦功率在t3时刻达到标准功率，t2位于t1和t3之间。

6.根据权利要求4所述的掺铥光纤激光器工作方法，其特征在于，泵浦源和种子源关断时刻为t4，泵浦功率达到峰值功率的时刻为t5，t1、t4、t5满足：（t5-t1）/（t4-t1）≥0.95。

7.一种掺铥光纤激光器，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的掺铥光纤激光器工作方法运行。

8.根据权利要求7所述的掺铥光纤激光器，其特征在于，包括依次连接的种子源及放大器，所述放大器包括依次连接的泵浦源、合束器、增益光纤及包层光滤除器，所述种子源与所述合束器连接。

9.根据权利要求8所述的掺铥光纤激光器，其特征在于，还包括隔离器，所述隔离器设置于所述种子源和放大器之间。

10.根据权利要求8所述的掺铥光纤激光器，其特征在于，还包括输出头，所述输出头与所述放大器远离所述种子源的一端连接。