如果进一步减小占空比,则获得具有更高重复率的规则输出脉冲,但输出脉冲变成类似ASE的脉冲。图5(b) 显示了调制频率为155 kHz、占空比减小到1:64 时测得的输出脉冲波形。
可以看到脉冲幅度明显减小,脉冲宽度增加到25 ns。从闲置泵端测量的逆频谱(图5c)表明,与150 kHz 重复频率相比,当重复频率为155 kHz 时,测量频谱中的ASE 背景显着增加。该光纤增益自饱和严重,无法有效放大Q开关开通后通过腔反馈获得的窄带初始ASE。结果,快速建立窄带宽调Q脉冲变得困难,导致输出功率较低。该脉冲产生类似ASE 的脉冲,但没有共振特性。此时,激光器的光谱带宽达到0.19 nm,比重复频率为150 kHz的激光振荡脉冲的0.16 nm带宽更宽(图5d)。
在实际实验中,我们的专用CPS被替换为常规CPS并通过尾纤焊接连接到腔体。事实证明,虽然腔长等腔体结构参数基本相同,但ASE引起的增益自饱和效应却因逆ASE的增加而加剧,因此激光器只能产生调Q激光脉冲序列。重复频率小于130 kHz。
图6 激光输出调Q脉冲宽度、能量和重复频率之间的关系
图6显示了光纤激光器输出的调Q脉冲的脉宽、能量和重复频率之间的关系。其中,泵浦光功率保持为7W,不同给定调制频率下的占空比从1:1降低到足以消除脉冲下降现象的值,基本上一个腔周期之后就可以清空腔了。
可以看出,调Q激光器的重复频率在10150kHz范围内可调,平均功率超过1.3W,最大单脉冲能量达到130J,脉冲宽度最窄。为9.6纳秒。不仅如此,随着调Q脉冲的重复频率降低,由于光纤的非线性,脉冲带宽略有展宽,但调Q脉冲的3dB带宽在10-150kHz范围内小于0.18nm 。
总结
我们提出并演示了一种从声光调制器主动调Q腔双包层光纤激光器获得窄线宽、窄脉冲宽度和高重复频率激光脉冲的方法。使用带有双包层增益光纤的泵浦剥离器作为腔内的输入尾纤,可以缩短腔长,减少从增益光纤到ASE的前向反射,并降低ASE的增益自饱和效应。抑制增加了腔内的有效增益,从而产生可以在环形腔内快速建立的窄线宽调Q脉冲。这不仅减小了调Q脉冲的脉冲宽度,而且显着提高了重复频率。
在7 W泵浦功率下,调Q光纤激光器获得了窄线宽分别为0.16 nm和10.4 ns、脉冲宽度为10.4 ns、高重复频率为150 kHz的调Q激光脉冲。据我们所知,这是此类AOM主动调Q光纤激光器迄今为止获得的最窄带宽和脉冲宽度以及最高重复频率的瓦级输出调Q激光脉冲。
结尾
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