高重频窄脉宽光纤激光器驱动源研制-激光与红外

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1、第４２卷第４期激光与红外Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．４２０１２年４月ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤＡｐｒｉｌ，２０１２文章编号：１００１５０７８（２０１２）０４０３８５０４·激光器技术·高重频窄脉宽光纤激光器驱动源研制朱虹，郑毅，高中楠，李新（华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘要：介绍了一种高重频窄脉宽光纤激光器驱动源方案，分析了驱动源设计的技术难点和关键，从硬件系统和软件系统两方面对设计思想进行详细论述。该驱动源具有模块化，可扩展性强的特点。通过测控软件和底层固件，可以实时监控驱动源的运行参数和状态信息，当出现故障时可以及时上报故障

2、信息，提高了故障保护的效率。通过实验验证表明该驱动源运行安全稳定，操作方便，达到了光纤激光器的设计要求。关键词：光纤激光器；模块化；多机通讯中图分类号：ＴＮ２４５文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１２．０４．００７ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｎａｒｒｏｗｄｕｒａｔｉｏｎｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｄｒｉｖｅｒＺＨＵＨｏｎｇ，ＺＨＥＮＧＹｉ，ＧＡＯＺｈｏｎｇｎａｎ，ＬＩＸｉｎ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ

3、１０００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｃｈｅｍｅｏｆｈｉｇｈｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｎａｒｒｏｗｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎａｌｌｆｉｂｅｒｉｚｅｄｌａｓｅｒｄｒｉｖｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓｉｎｄｒｉｖｅｒｄｅｓｉｇｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｄｒｉｖｅｒｈａｓｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｓｔｒｏｎｇｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｔａｔｕｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｎｂｅｍｏｎｉｔｏ

4、ｒｅｄｂｙｔｈｅｆｉｒｍｗａｒｅａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ｃｏｎｔｒｏｌｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｗｈｅｎｓｙｓｔｅｍｄｅｆｅｃｔｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｓｅｎｔｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ，ｓｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｉｓｓｔｒｏｎｇｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｄｒｉｖｅｒｉｓｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｒｏｂｕｓｔａｎｄｓｔａｂｌｅ．Ｉｔａｌｓｏｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｗｅｌｌｉｎｐｒａｃｔ

5、ｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ；ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ１引言设计方案。光纤激光器因具备转换效率高、光束质量好、热２系统构成及概述管理简单、可实现分布式结构排布、可靠性高等优光纤激光器采用了主振功率放大（ｍａｓｔｅｒｏｓｃｉｌ点，非常适合于星载、弹载和机载等对体积、质量、功ｌａｔｏｒｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＭＯＰＡ）结构，以直接调制激光耗和可靠性具有严酷要求的军事应用领域。与连续二极管作为种子光源进行三级级联放大。针对激光光纤激光

6、器相比，脉宽为纳秒量级的高重复频率光器的结构，驱动源有两种设计方案。方案一，弱电控纤激光器在工业加工、激光三维成像、激光雷达、遥制板加功率驱动板方式。将弱电部分设计在控制板［１］上，将所有的功率部分集成在功率驱动板上。由控感和光电干扰等领域都具有重要的应用价值。作为光纤激光器整机重要组成部分的激光电源其性制板对各个泵浦模块的电流、温度进行采样，经过计能好坏直接决定了整机的技术指标。为了实现各种算后输出调整信号，控制功率驱动部分对各激光二不同功率的光纤激光器驱动源可以通用，设计的驱动源应具备模块化、可扩展性等特点。本文介绍了作者简介：朱虹

7、（１９８２－），女，硕士，主要研究方向为光电检测及计算机应用。Ｅｍａｉｌ：ｉｒｉｓ８２＿ｚｈｕ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ基于这种设计思想的光纤激光器驱动源硬件和软件收稿日期：２０１１１０２６；修订日期：２０１１１１２８３８６激光与红外第４２卷极管（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）的电流、温度进行调整。方案二，恒定电流的情况，就会损毁激光器。因此，如果某一采用分布式设计思想，每个ＬＤ的电流和温控电路级ＬＤ泵浦模块发生电流或者温度故障，必须立即集成为一个泵浦模块，由主控模块通过通讯总线控将状态信息上报给主控单元，由主控单元来控制从制各个泵浦

8、模块。两种方案各有特点，方案一分离后向前的急停关电顺序。弱电和功率部分，所有ＬＤ的功率部分集成在一起，３硬件系统设计简化整机散热设计；缺点是抗干扰设计复杂，若某一针对光纤激光器中不同的激光二极管，各个泵路Ｌ