基于泵浦调制的高功率光纤激光器过冲抑制

高俊峰,闫明鉴,梁慧生,詹 涌,韩志刚,朱日宏,刘 明

(南京理工大学电子信息与光电技术学院,江苏 南京 210094)

1 引 言

高功率光纤激光器在工业、国防和医学等领域有重要应用[1],随着激光功率的增加,过冲效应的影响不容忽视。过冲效应呈现为一个峰值功率远高于稳态功率的毫秒量级的激光脉冲,过冲峰的频率在几十到几百赫,经过衰减振荡后趋于稳定。过冲效应造成光纤中产生超高的激光功率密度和大量沉积的热负荷[2],引起光纤激光器的非线性效应阈值降低、光束质量恶化、模式不稳定以及热损伤等现象,使激光器输出呈现复杂的动态行为,甚至导致激光器永久性损伤[3]。

人们对光纤激光器的瞬态响应特性、自脉冲现象、强度噪声抑制等方面进行了大量的理论与实验研究,Sanchez等人[4]从激光光子和反转粒子的交互作用对激光过冲效应进行理论解释；方妍等人[5]对激光过冲效应从部分未抽运或弱抽运的光纤对信号光的可饱和吸收作用进行解释；孟现柱等人[6]获得掺杂三能级光纤激光器速率方程组的解析解；Ammar Hideur等人[7-8]对于侧向抽运高功率掺镱双包层光纤激光器的动态行为和自脉冲激发的布里渊散射和拉曼散射能够产生不规则的脉冲进行了研究；梁旭等人[9]通过光电反馈法设计相位超前和低噪声宽带宽增益放大的噪声抑制电路,将强度噪声抑制在39 dB以下；Kim Dohyun等人[10]通过组合腔内外光学元件法,将锁模光纤激光器的相对强度噪声抑制在-140 dB/Hz以下；……