在采用注入鎖頻技術的激光雷達發射源中,脈衝寬度主要受從激光器(slave laser)控製。脈衝光纖環形激光器具有單向運行、長脈衝輸出的特點,因此可作為理想的從激光器在注入鎖頻激光器中使用。
目前,在2 μm波段有關脈衝光纖環形激光器的報道多采用被動調Q方式。被動調Q激光器具有結構簡單的優點,但其脈衝重複率和脈衝寬度往往不可控,這導致其不適於在注入鎖頻技術中使用。
為了避免被動調Q技術的上述缺陷,哈爾濱工業大學航天學院鞠有倫教授課題組采用主動調Q方式,利用自由空間聲光調製器實現了穩定工作在2 μm波段的摻銩光纖環形激光器。相關研究成果發表在Chinese Optics Letters2016年第9期上(W. Liu, et al.,Actively Q-switched ring Tm-dopedfiber laser with free space structure )。

與被動調Q技術相比,主動調Q激光器在重複頻率、脈衝寬度等激光器性能上都可得到較好的穩定控製。而聲光調製器是實現主動調Q的慣常選擇,它主要有光纖耦合式和自由空間式兩種類型。考慮到自由空間聲光調製器在2 μm波段具有更高的損傷閾值,更有利於實現高能量脈衝輸出,該課題組利用其搭建了摻銩光纖環形激光器。
在100 Hz重複頻率下,腔長為6.68 m時,這一激光器係統獲得了單脈衝能量150 μJ、脈衝寬度207 ns的脈衝激光輸出;在將激光器的腔長通過傳導光纖增加至12 m後,在相同脈衝能量下,輸出脈衝寬度達到了382 ns。
鞠有倫教授表示,該項研究結果初步解決了在2 μm波段注入鎖頻激光器中從激光器輸出脈衝寬度較窄的問題。下一階段的工作將對摻銩光纖環形激光器各項參數進一步優化,使其最終有望應用於多普勒相幹激光雷達係統。
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