脈沖光纖激光器的原理、結構

光纖激光器的諧振腔本身就是一段光纖，所以它不能像傳統激光器那樣在諧振腔內插入Q開關來實現脈沖輸出，因為把光纖諧振腔（就是光纖）攔腰截斷插入Q晶體，一會增大插入損耗，二會影響整個激光器的緊湊性而無法實現光纖一體化。所以如何實現光纖激光器的脈沖輸出又是一個全新的研究課題。目前比較成熟的技術是采用MOPA（主振動功率放大）技術來實現。

MO（Master Oscillator）就是主振動器，它其實就是一個功率（10-20mw）很小的激光器，一般可選用波長合適（如1064nm）的LD。小功率LD很容易通過驅動電流來直接調制輸出參數，如重復頻率、脈寬、脈沖波形以及功率大小，通過尾纖把光脈沖信號串聯進PA(Power Amplifier)---光纖功率放大器進行光脈沖放大。光纖放大器一般只用于光纖通訊，它的原理與光纖激光器十分相似，只不過撤掉了光纖兩端的光纖光柵而無法形成激光振動，只起信號放大作用。光纖放大器能嚴格按照MO耦合近來的種子源光進行原形放大，卻不改變激光波長、重復頻率、脈寬和脈沖波形。所以脈沖激光器采用MOPA方式，既可得到優良的激光特性，又能大大提高輸出激光的亮度。這是傳統方式所無法達到的綜合效果。

從MO出來的光脈沖通過PA放大器時，脈沖的各部位獲得的增益會不同：脈沖前沿的增益按指數規律增加，脈沖后部的增益逐漸減少，脈沖后沿增益最小，尤其是如果脈沖信號光很強，或脈寬較寬時，脈沖后沿根本就得不到放大。所以在PA中一般要加上增益平坦器，使得脈沖各部位得到均勻放大（如果入射信號的能量很小或者脈沖很短，整個脈沖可得到均勻放大，而且脈沖形狀保持不變）。

激光脈沖通過放大器之后，其波形的變化與入射信號脈沖的前沿上升速度有著直接的關系。如果信號光是高斯型脈沖，因脈沖前沿上升比指數還快，所以經過放大后，脈寬可以得到壓縮；如果是指數型脈沖，形狀和脈寬幾乎都不變化；如果輸入脈沖前沿上升時間比指數函數更緩慢，則放大后其脈寬會變寬。一般為了獲得高功率、窄脈寬的激光脈沖，可以在信號進入放大器之前，采用削波技術切去脈沖的緩慢上升部分，使其脈沖前沿變陡，即能達到壓縮脈寬的目的。