本发明专利技术涉及一种产生脉冲串的装置及方法，具体涉及一种产生激光脉冲串的装置及方法；解决现有技术难以产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，进而难以简单、高效地实现超高频瞬态照明和瞬态信号测量的技术问题。该产生激光脉冲串的装置，包括脉冲激光器、沿脉冲激光器的出射光路依次设置的光纤耦合器、光纤机构以及光纤准直器；光纤耦合器位于脉冲激光器的出射光路上；光纤机构包括沿光路传输方向依次连接的入射段光纤、光纤分束单元、多根传输段光纤、光纤合束单元以及出射段光纤；光纤准直器位于出射段光纤的出射光路上。上。上。
【技术实现步骤摘要】
一种产生激光脉冲串的装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种产生脉冲串的装置及方法，具体涉及一种产生激光脉冲串的装置及方法。
技术介绍
[0002]激光脉冲串在激光加工、激光测量等激光应用
具有重要应用价值，尤其是由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串在激光瞬态照明、瞬态信号测量等领域具有重要意义。比如，阴影法测量发光环境界面的演化时，连续激光由于功率密度太低难以清晰照出界面，需使用脉冲激光来照射，而为实现较好的时间分辨，超高频的激光脉冲串是很好的选择；在基于光谱技术测量爆炸、燃烧等剧烈变化的环境中某组分的时间变化历程时，为实现较好的时间分辨，需使用超高频的激光脉冲串快速依次照明激励。
[0003]为产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，研究人员尝试了多种方法，但大多尚有一定的缺陷。比如，高重频激光器是产生激光脉冲串的最有效方法，但受限于多种技术难题，现有高重频激光器的重复频率最多在几百kHz量级，无法满足纳秒量级信号测量时的照明要求；通过光斩波器将连续光进行斩波是产生相同激光脉冲串的一种方法，但受限于光斩波器的频率，对连续光进行斩波的方法所产生的激光脉冲串频率无法达到几百MHz，甚至连几十MHz也很难达到；同时，连续激光的功率密度有限，限制了其使用场景；在有限次脉冲的使用环境中，为达到超高频率激光脉冲串的输出，有研究人员串连多台单脉冲激光器，通过时序控制使多台激光器依次输出激光脉冲，实现超高频率激光脉冲串的产生，但由于各激光器工作状态的差异，各激光脉冲在能量、脉宽等多方面均有一定的差异，并且该方法成本很高。因此，开发一种简单、高效地产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串的方法及装置对超高频瞬态照明、瞬态信号测量等具有重要意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术难以产生由有限次相同子激光脉冲组成的超高频激光脉冲串，进而难以简单、高效地实现超高频瞬态照明和瞬态信号测量的技术问题，而提供一种产生激光脉冲串的装置及方法，产生由超高频、有限次、相同子激光脉冲组成的激光脉冲串。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种产生激光脉冲串的装置，其特殊之处在于：包括脉冲激光器、沿脉冲激光器的出射光路依次设置的光纤耦合器、光纤机构以及光纤准直器；
[0007]光纤耦合器将脉冲激光器出射的单束激光脉冲耦合进光纤机构；
[0008]光纤机构包括沿光路传输方向依次连接的入射段光纤、光纤分束单元、多根传输段光纤、光纤合束单元以及出射段光纤；多根传输段光纤的长度依次递增；
[0009]光纤分束单元用于将入射段光纤传输的单束激光脉冲空间上分为多束子激光脉冲；
[0010]光纤合束单元用于将多根传输段光纤传输的多束子激光脉冲完成空间合束，使多束子激光脉冲按时序依次传输至出射段光纤；
[0011]光纤准直器用于将出射段光纤射出的激光脉冲串整形为平行的激光脉冲串。
[0012]进一步地，所述多根传输段光纤依次之间的长度差为0.02m
‑
200m，传输段光纤的长度≥0.1m。通过调节每根传输段光纤的长度，可以获取不同时间间隔的激光脉冲串。
[0013]进一步地，所述入射段光纤和出射段光纤的芯径均大于传输段光纤的芯径。
[0014]进一步地，所述入射段光纤、传输段光纤和出射段光纤均为多模光纤；
[0015]光纤耦合器为石英光纤耦合器；
[0016]光纤准直器为石英光纤准直器；
[0017]脉冲激光器为产生纳秒级脉宽的脉冲激光器；
[0018]激光脉冲为单束激光脉冲。
[0019]进一步地，所述入射段光纤和出射段光纤的芯径取值范围均为60μm
‑
1000μm；
[0020]传输段光纤的芯径取值范围为50μm
‑
600μm；
[0021]脉冲激光器出射的单束激光脉冲宽度为8ns。
[0022]进一步地，所述入射段光纤和出射段光纤的芯径均为1000μm；
[0023]传输段光纤的芯径为600μm，传输段光纤的光纤数量为七根，七根传输段光纤依次之间的长度差为3m；
[0024]相邻的传输段光纤传输的子激光脉冲时间间隔为15ns。
[0025]进一步地，所述光纤分束单元采用熔融拉锥分束，能量分布均匀性大于95％；光纤合束单元采用熔融拉锥合束。
[0026]同时，本专利技术还提供了一种产生激光脉冲串的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0027]S1、脉冲激光器发出单束激光脉冲；
[0028]S2、通过光纤耦合器，将单束激光脉冲耦合进光纤机构的入射段光纤；
[0029]S3、单束激光脉冲经入射段光纤传输至光纤分束单元，光纤分束单元将单束激光脉冲分为多束子激光脉冲，实现激光脉冲空间维度上的分开；
[0030]S4、多束子激光脉冲经过不同长度的传输段光纤，依次到达光纤合束单元，实现激光脉冲由空间维度分开向时间维度分开的演化；
[0031]S5、多束子激光脉冲依次经光纤合束单元后，完成空间合束，并按时序依次传送至出射段光纤；
[0032]S6、经出射段光纤依次射出的多个子激光脉冲形成激光脉冲串，且入射至光纤准直器，经过光纤准直器准直为平行的激光脉冲串，获得所需激光脉冲串。
[0033]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0034]1、一种产生激光脉冲串的装置及方法，基于同一激光脉冲的空间分光以及空间维度分开向时间维度分开的演化，实现了激光脉冲串的产生；首先通过光纤分束单元的空间分束，使单束激光脉冲分束为多束子激光脉冲，设定分束后、合束前的每根传输段光纤的不同长度，实现空间维度向时间维度的演化，最后统一经出射段光纤按时序依次输出，实现超高频激光脉冲串的产生。
[0035]2、一种产生激光脉冲串的装置及方法，通过光纤分束单元分束后各子激光脉冲实
现空间维度分开向时间维度分开的演化，从而产生激光脉冲串，通过合理控制光纤熔融拉锥分束和熔融拉锥合束的工艺方法，可有效保证各子激光脉冲能量、脉宽等性质的一致性，实现多个相同子激光脉冲的产生。
[0036]3、一种产生激光脉冲串的装置及方法，利用中间多根传输段光纤的长度差异，使各子激光脉冲在时间维度上分开，通过调节每根传输段光纤的长度，可以获取不同时间间隔的激光脉冲串。
[0037]4、一种产生激光脉冲串的装置及方法，调节多根传输段光纤的长度，使各子激光脉冲不完全分开，即前一个子激光脉冲的后沿与后一个子激光脉冲的前沿交叠，可以实现单束激光脉冲在时间维度上的拉长，也是一种产生单个长脉宽激光脉冲的有效办法。
附图说明
[0038]图1为本专利技术一种产生激光脉冲串的装置的原理示意图；
[0039]图2(a)为本专利技术一种产生激光脉冲串的装置中单束激光脉冲的示意图；
[0040]图2(b)为图2(a)中单束激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种产生激光脉冲串的装置，其特征在于：包括脉冲激光器(1)、沿脉冲激光器(1)的出射光路依次设置的光纤耦合器(2)、光纤机构(3)以及光纤准直器(4)；所述光纤耦合器(2)将脉冲激光器(1)出射的单束激光脉冲耦合进光纤机构(3)；所述光纤机构(3)包括沿光路传输方向依次连接的入射段光纤(31)、光纤分束单元(32)、多根传输段光纤(33)、光纤合束单元(34)以及出射段光纤(35)；多根传输段光纤(33)的长度依次递增；所述光纤分束单元(32)用于将入射段光纤(31)传输的单束激光脉冲空间上分为多束子激光脉冲；所述光纤合束单元(34)用于将多根传输段光纤(33)传输的多束子激光脉冲完成空间合束，使多束子激光脉冲按时序依次传输至出射段光纤(35)；所述光纤准直器(4)用于将出射段光纤(35)射出的激光脉冲串整形为平行的激光脉冲串。2.根据权利要求1所述的一种产生激光脉冲串的装置，其特征在于：所述多根传输段光纤(33)依次之间的长度差为0.02m
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200m，所述传输段光纤(33)的长度≥0.1m。3.根据权利要求2所述的一种产生激光脉冲串的装置，其特征在于：所述入射段光纤(31)和出射段光纤(35)的芯径均大于传输段光纤(33)的芯径。4.根据权利要求1或2或3所述的一种产生激光脉冲串的装置，其特征在于：所述入射段光纤(31)、传输段光纤(33)和出射段光纤(35)均为多模光纤；所述光纤耦合器(2)为石英光纤耦合器(2)；所述光纤准直器(4)为石英光纤准直器(4)；所述脉冲激光器(1)为产生纳秒级脉宽的脉冲激光器(1)；所述激光脉冲为单束激光脉冲。5.根据权利要求4所述的一种产生激光脉冲串的装置，其特征在于：所述入射段光纤(31)和出射段光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴振杰，张振荣，李国华，叶景峰，陶蒙蒙，吴昊龙，王科，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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