高功率光纖激光器過沖效應抑制技術研究

　　高功率摻鐿光纖激光器（YDFL）在工業(yè)、國防和醫(yī)學等領域有重要應用。隨著 YDFL 功率的增加，過沖效應對 YDFL 的影響不容忽視。YDFL 過沖效應為一個峰值功率遠高于穩(wěn)態(tài)功率的微秒級激光過沖，經(jīng)過馳豫振蕩后趨于穩(wěn)定。在實際應用中，過沖效應會導致光束質(zhì)量惡化并極有可能造成 YDFL 損壞。抑制 YDFL 過沖效應可通過優(yōu)化增益光纖長度、光纖光柵反射率、泵浦波長和泵浦方式等方法實現(xiàn)，但優(yōu)化這些參數(shù)通常會引起激光輸出功率、光束質(zhì)量或光譜特性的變化。針對該問題，本文提出了優(yōu)化 LD 響應速率抑制 YDFL 過沖效應的方法。通過分析 YDFL 的結構及工作特性，LD 過快的響應會導致光纖振蕩器在產(chǎn)生激光振蕩之前反轉粒子過量的積累，初始時刻會產(chǎn)生幅度很大、脈寬很窄的激光過沖，本文通過調(diào)節(jié) MOSFET 開通速度以優(yōu)化 LD 響應速率抑制過沖效應，如圖 1 所示，在傳統(tǒng) LD 線性恒流閉環(huán)反饋驅(qū)動（MOSFET、采樣電阻、差分運算電路）的基礎上加入前置功放電路、柵極緩沖電阻。由于 MOSFET 的輸入阻抗近似無窮大且存在輸入電容，這要從驅(qū)動電路中汲取較大的電流以在一定時間內(nèi)完成對 MOSFET 的驅(qū)動，所以采用高速 NPN 構成前置功放電路用于增強 LM258 的驅(qū)動能力，這有效加快了對 MOSFET 輸入電容的充電速度，縮短 MOSFET 開通時間；然而，MOSFET 過快的開通將導致 LD 響應速率過高，通過在 MOSFET 柵極前加入適當?shù)木彌_電阻