高功率光纖激光器過(guò)沖效應(yīng)抑制技術(shù)研究

　　高功率摻鐿光纖激光器（YDFL）在工業(yè)、國(guó)防和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。隨著 YDFL 功率的增加，過(guò)沖效應(yīng)對(duì) YDFL 的影響不容忽視。YDFL 過(guò)沖效應(yīng)為一個(gè)峰值功率遠(yuǎn)高于穩(wěn)態(tài)功率的微秒級(jí)激光過(guò)沖，經(jīng)過(guò)馳豫振蕩后趨于穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用中，過(guò)沖效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光束質(zhì)量惡化并極有可能造成 YDFL 損壞。抑制 YDFL 過(guò)沖效應(yīng)可通過(guò)優(yōu)化增益光纖長(zhǎng)度、光纖光柵反射率、泵浦波長(zhǎng)和泵浦方式等方法實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)化這些參數(shù)通常會(huì)引起激光輸出功率、光束質(zhì)量或光譜特性的變化。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出了優(yōu)化 LD 響應(yīng)速率抑制 YDFL 過(guò)沖效應(yīng)的方法。通過(guò)分析 YDFL 的結(jié)構(gòu)及工作特性，LD 過(guò)快的響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光纖振蕩器在產(chǎn)生激光振蕩之前反轉(zhuǎn)粒子過(guò)量的積累，初始時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生幅度很大、脈寬很窄的激光過(guò)沖，本文通過(guò)調(diào)節(jié) MOSFET 開(kāi)通速度以優(yōu)化 LD 響應(yīng)速率抑制過(guò)沖效應(yīng)，如圖 1 所示，在傳統(tǒng) LD 線性恒流閉環(huán)反饋驅(qū)動(dòng)（MOSFET、采樣電阻、差分運(yùn)算電路）的基礎(chǔ)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(wú)窮大且存在輸入電容，這要從驅(qū)動(dòng)電路中汲取較大的電流以在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì) MOSFET 的驅(qū)動(dòng)，所以采用高速 NPN 構(gòu)成前置功放電路用于增強(qiáng) LM258 的驅(qū)動(dòng)能力，這有效加快了對(duì) MOSFET 輸入電容的充電速度，縮短 MOSFET 開(kāi)通時(shí)間；然而，MOSFET 過(guò)快的開(kāi)通將導(dǎo)致 LD 響應(yīng)速率過(guò)高，通過(guò)在 MOSFET 柵極前加入適當(dāng)?shù)木彌_電阻