关键词:
窄线宽
恒流驱动
温度控制
光纤激光器
摘要:
近年来窄线宽光纤激光器,因其线宽窄、强度噪声低、相干性好等特点,越来越多的领域使用窄线宽光纤激光器代替固体激光器和半导体激光器。在窄线宽激光器应用各个领域的同时,国内外研究人员都对其性能及功率提升做出了许多研究工作,主流的方案是采用主振荡功率放大器(MOPA)结构来实现窄线宽光纤激光器的功率提升,通过MOPA结构提升功率不会改变窄线宽激光的优良特性。本文针对MOPA结构的1.5μm窄线宽光纤激光器进行光学和电学分析和设计。
在本文研究中,深入分析1.5μm窄线宽光纤激光器的种子源、预放大和主放大MOPA结构。着重于设计一个集成度高的双驱动双温控单模泵浦源电路,用于种子源和一级预放大,同时针对MOPA结构中的多模泵浦源设计基于PSo C3控制的大电流驱动系统和高功率TEC温控系统。具体工作如下:
对半导体激光器的光电特性进行分析,并探讨激光器损坏机制及其保护措施。DFB窄线宽光纤激光器种子源性能,特别受恒流驱动和温度控制影响,通过模拟和实验搭建,设计出低噪声驱动电路和高稳定温控电路,并通过长时间稳定性测试,确保了激光器驱动电路和温控电路长时间高稳定工作。
搭建MOPA系统提高窄线宽激光输出功率,设计了针对该MOPA放大的高稳定大电流驱动和大功率TEC温控电路。最终,设计出激光器的输出功率通过MOPA系统能够有效放大。通过与其前一级1.5μm窄线宽种子源与预放大结构输出的激光进行光学特性对比测试。测试结果分析得出,经过MOPA放大后的激光,中心波长发生0.0316nm偏移量;3d B线宽偏差为0.1k Hz;强度噪声未发生明显变化,弛豫振荡频率偏移约0.02k Hz。这些测试变化都在测试仪器的精度误差之内,表明搭建的MOPA结构输出高质量激光,证实了激光器的性能主要由种子源的特性所决定。
本论文的工作为1.5μm窄线宽光纤激光器提供了一套高稳定的硬件电路设计方案,对于未来在高性能、高功率、高集成度的窄线宽光纤激光设计方面的研究具有重要意义。