高功率光纤激光器过冲效应抑制技术研究

网络整理 2020-07-26 00:24:06 0评

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  高功率掺镱光纤激光器(YDFL)在工业、国防和医学等领域有重要应用。随着 YDFL 功率的增加,过冲效应对 YDFL 的影响不容忽视。YDFL 过冲效应为一个峰值功率远高于稳态功率的微秒级激光过冲,经过驰豫振荡后趋于稳定。在实际应用中,过冲效应会导致光束质量恶化并极有可能造成 YDFL 损坏。抑制 YDFL 过冲效应可通过优化增益光纤长度、光纤光栅反射率、泵浦波长和泵浦方式等方法实现,但优化这些参数通常会引起激光输出功率、光束质量或光谱特性的变化。针对该问题,本文提出了优化 LD 响应速率抑制 YDFL 过冲效应的方法。通过分析 YDFL 的结构及工作特性,LD 过快的响应会导致光纤振荡器在产生激光振荡之前反转粒子过量的积累,初始时刻会产生幅度很大、脉宽很窄的激光过冲,本文通过调节 MOSFET 开通速度以优化 LD 响应速率抑制过冲效应,如图 1 所示,在传统 LD 线性恒流闭环反馈驱动(MOSFET、采样电阻、差分运算电路)的基础上加入前置功放电路、栅极缓冲电阻。由于 MOSFET 的输入阻抗近似无穷大且存在输入电容,这要从驱动电路中汲取较大的电流以在一定时间内完成对 MOSFET 的驱动,所以采用高速 NPN 构成前置功放电路用于增强 LM258 的驱动能力,这有效加快了对 MOSFET 输入电容的充电速度,缩短 MOSFET 开通时间;然而,MOSFET 过快的开通将导致 LD 响应速率过高,通过在 MOSFET 栅极前加入适当的缓冲电阻

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