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主动调Q光纤激光器有望提高激光雷达探测精度

导读: 探测精度可谓是激光雷达(LIDAR)系统的命脉所在,高精度一直是LIDAR技术不渝的追求。对于多普勒相干激光雷达,提高探测精度的有效途径之一便是实现其发射源的长脉冲输出。

  探测精度可谓是激光雷达(LIDAR)系统的命脉所在,高精度一直是LIDAR技术不渝的追求。对于多普勒相干激光雷达,提高探测精度的有效途径之一便是实现其发射源的长脉冲输出。

  在采用注入锁频技术的激光雷达发射源中,脉冲宽度主要受从激光器(slave laser)控制。脉冲光纤环形激光器具有单向运行、长脉冲输出的特点,因此可作为理想的从激光器在注入锁频激光器中使用。

  目前,在2 μm波段有关脉冲光纤环形激光器的报道多采用被动调Q方式。被动调Q激光器具有结构简单的优点,但其脉冲重复率和脉冲宽度往往不可控,这导致其不适于在注入锁频技术中使用。

  为了避免被动调Q技术的上述缺陷,哈尔滨工业大学航天学院鞠有伦教授课题组采用主动调Q方式,利用自由空间声光调制器实现了稳定工作在2 μm波段的掺铥光纤环形激光器。相关研究成果发表在Chinese Optics Letters2016年第9期上(W. Liu, et al.,Actively Q-switched ring Tm-dopedfiber laser with free space structure )。

主动调Q光纤激光器有望提高激光雷达探测精度

  图片说明:基于自由空间结构的主动调Q掺铥光纤环形激光器实验装置示意图。在100 Hz重复频率下,腔长为12 m时,获得了单脉冲能量为150 μJ、脉冲宽度为382 ns的脉冲激光输出。

  与被动调Q技术相比,主动调Q激光器在重复频率、脉冲宽度等激光器性能上都可得到较好的稳定控制。而声光调制器是实现主动调Q的惯常选择,它主要有光纤耦合式和自由空间式两种类型。考虑到自由空间声光调制器在2 μm波段具有更高的损伤阈值,更有利于实现高能量脉冲输出,该课题组利用其搭建了掺铥光纤环形激光器。

  在100 Hz重复频率下,腔长为6.68 m时,这一激光器系统获得了单脉冲能量150 μJ、脉冲宽度207 ns的脉冲激光输出;在将激光器的腔长通过传导光纤增加至12 m后,在相同脉冲能量下,输出脉冲宽度达到了382 ns。

  鞠有伦教授表示,该项研究结果初步解决了在2 μm波段注入锁频激光器中从激光器输出脉冲宽度较窄的问题。下一阶段的工作将对掺铥光纤环形激光器各项参数进一步优化,使其最终有望应用于多普勒相干激光雷达系统。
 

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