本發明涉及光纖激光器及加工領域，尤其涉及一種光纖激光脈沖高度補償方法及系統。
背景技術：
1、激光加工是利用高強度激光束，經光學系統聚焦后，實現對材料進行切割、蝕刻、焊接及精細微處理，激光加工具有效率高、速度快、變形小、精度高以及能耗低等顯著特點，激光加工逐步向精細化、智能化方向發展。新的生產需求和應用場景不斷出現，對激光加工設備的技術水平及光學指標要求也將進一步提高。
2、目前對于高端激光器需求市場，對光纖特性影響脈沖的吸收與增益研究較少，無法形成對光脈沖放大的有效控制，導致激光器存在放大輸出脈沖抖動、脈沖高度差別較大，光脈沖加工效果偏差。現有大多采用挑選低吸收增益光纖方式，導致泵浦吸收放大效率同時下降，另外也有部分引入ase光源控制背景噪聲方式，但實際可操作性較小。
3、如圖1所示，光纖激光器一般包括種子源模塊1和多級放大模塊，種子源模塊1包括半導體ld種子源和種子出光編輯電路，半導體ld種子源經種子出光編輯電路后輸出種子光，種子光依次經過各級放大模塊完成功率放大，其中，種子出光編輯電路能夠任意控制半導體ld種子源輸出脈沖的形狀寬度、出光頻率及出光時間。
4、放大模塊至少包括兩級放大模塊，且每級放大模塊之間通過隔離器阻隔回返光保護光路，圖1中列舉了包含兩級放大模塊的光路結構圖，其光路結構為典型的mopa放大方式，種子源模塊1輸出的種子光依次經過預放大模塊2和主放大模塊3完成功率放大，預放大模塊2包括第一控制模塊2-1、預放大級泵浦源2-2、第一耦合器2-3、第一增益光纖2-4和第一光隔離器2-5，通過第一控制模塊2-1控制預放大級泵浦源2-2輸出的電流大小，主放大模塊3包括第二控制模塊3-1、主放大級泵浦源3-2、第二耦合器3-3、第二增益光纖3-4和第二光隔離器3-5，通過第二控制模塊3-1控制主放大級泵浦源3-2輸出的電流大小，沿脈沖光傳遞方向，在第二光隔離器3-5后方設置包層光剝除器，以去除剩余的脈沖光。
5、在現有技術中，種子源模塊1和第一控制模塊2-1同時啟動，使種子源模塊1輸出的種子光和預放大級泵浦源5輸出的泵浦光一同進入第一耦合器6，然后再進入第一增益光纖7形成粒子數反轉，完成脈沖光的一級功率放大，然后脈沖光經第一光隔離器8進入第二耦合器11內，同時第二控制模塊9啟動，使經預放大模塊2處理后的脈沖光和主放大級泵浦源10輸出的泵浦光同時進入第二耦合器11內，然后再進入第二增益光纖12完成二級功率放大，并經第二隔離器13阻隔回返光，剩余的脈沖光經第二隔離器13后方設置的包層光剝除器去除。
6、其中，種子源模塊1輸出的種子光經過無源傳輸光纖、空間光器件等部件之后僅發生效率的改變，不影響其脈沖的一致性，也就是說種子源模塊1輸出的種子光在進入放大模塊之前的脈沖高度是一致的，但是由于增益光纖在激光器波長1μm區域具有低吸收及飽和特性，導致泵浦源對增益光纖充能未能瞬間轉換為光脈沖放大，從而導致初始脈沖光在增益光纖處被強烈吸收且吸收強度呈指數減弱，即脈沖光經過放大模塊后輸出前段脈沖呈如圖2所示的吸收曲線消耗。
7、由于泵浦源出光瞬間吸收轉換時間在數微秒量級，導致泵浦能量無法被增益光纖充分吸收放大，因此首脈沖需要吸收預注入階段注入的部分能量完成補償。具體的，在啟動種子源模塊1之前，提前啟動第一控制模塊2-1，使預放大級泵浦源2-2提前在數毫秒時間內向第一增益光纖2-4注入一個預電流，也就是在注入預電流期間沒有向第一增益光纖2-4輸入種子光，此時種子源模塊1未啟動，注入的預電流部分轉換為自發輻射損耗掉，其他部分的泵浦能量在預注入時間內達到上能級粒子平衡狀態，然后再通過泵浦源輸入主電流i1，同時種子源模塊1啟動，即施加主電流i1和種子源模塊1的出關光時間保持同步，其中，泵浦源的上升持續時間(即泵浦源從預電流開啟提升至主電流的時間)通常為1-10微秒，關閉時間(即從主電流關閉至0的時間)為0.5-5微秒。如圖3所示，這種預電流補償方式將一段首脈沖從完全被吸收提升至一定的脈沖分布值，但是仍然存在數百微秒時間內脈沖凹陷的問題，通常脈沖凹陷時間t2在亞毫秒級，凹陷深度可達20％-50％。
8、目前首脈沖補償常采用如前所述的注入預電流的方式，在特定參數下最大預電流仍然無法有效抬升首脈沖的高度，預電流時間t1在毫秒時間達到穩態平衡，即繼續增加t1光纖內的首脈沖高度也不再增加，此外，過高的預電流值會導致首脈沖嚴重超出，若單個脈沖超過閾值將會損傷光纖(即造成較強的自發輻射燒斷光纖)。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是：提供一種光纖激光脈沖高度補償方法及系統，能夠優化脈沖激光器初始一段時間內激光脈沖的平齊度。
2、本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種光纖激光脈沖高度補償方法，用于光纖激光器，光纖激光器包括種子源模塊和放大模塊，放大模塊中利用泵浦源的泵浦光與所述種子源模塊輸出的種子光耦合，再經過增益光纖實現放大，得到光纖激光器輸出的激光脈沖；其特征在于：包括以下步驟：
3、s1、啟動泵浦源，預先向增益光纖注入一個預電流，維持時間t1；
4、s2、控制所述泵浦源，先向增益光纖注入一定時間的過沖電流，然后持續輸出主電流；所述過沖電流的持續時間及大小變化使得補平施加預電流后產生的脈沖凹陷；
5、s3、啟動種子源模塊，啟動種子源模塊的時間等于或晚于剛剛注入過沖電流的時間；
6、所述的脈沖凹陷通過以下方式得到：啟動泵浦源，預先向增益光纖注入一個預電流，維持時間t1；然后控制所述泵浦源向增益光纖注入主電流，同時啟動種子源模塊，得到光纖激光器輸出的激光脈沖曲線，未達到預定高度的激光脈沖形成脈沖凹陷。
7、按上述方案，所述的放大模塊至少為2級，每一級放大模塊均包括泵浦源、耦合器和增益光纖；光纖激光器輸出的激光脈沖為每一級放大模塊補償的綜合疊加；
8、每一級放大模塊同時完成步驟s1和步驟s2，每一級放大模塊產生的過沖電流的持續時間及大小變化的疊加，使得補平綜合疊加后的脈沖凹陷；
9、啟動種子源模塊的時間等于或晚于每一級放大模塊剛剛注入過沖電流的時間；
10、綜合疊加后的脈沖凹陷通過以下方式得到：同時啟動每一級放大模塊，分別預先向每一級增益光纖注入一個預電流，維持時間t1；控制每一級泵浦源向對應的增益光纖注入主電流，同時啟動種子源模塊，得到綜合疊加后的激光脈沖曲線，未達到預定高度的激光脈沖形成脈沖凹陷。
11、按上述方案，所述的放大模塊還包括控制模塊，用于控制泵浦源的輸出功率，從而實現調節向增益光纖注入的電流大小。
12、按上述方案，每一級放大模塊中的泵浦源根據泵浦主電流、放大倍率確定過沖電流的范圍。
13、按上述方案，所述的預電流＜2a；預電流的維持時間t1在10毫秒以內。
14、按上述方案，所述的主電流大小為2-20a。
15、按上述方案，所述的過沖電流為主電流的1.3-3倍。
16、按上述方案，所述過沖電流的大小與脈沖凹陷的關系為：脈沖凹陷越深，過沖電流越大；脈沖凹陷越淺，過沖電流越接近主電流；
17、過沖電流的持續時間與脈沖凹陷的持續時間相等。
18、按上述方案，所述的過沖電流的持續時間和大小變化根據試驗標定確定，然后作為預設值。
19、一種光纖激光脈沖高度補償系統，包括控制單元，控制單元被調用時用于實現所述的光纖激光脈沖高度補償方法。
20、本發明的有益效果為：在不改變種子源輸出參數、不局限低吸收系數光纖情況下，僅僅在啟動種子源模塊之前，在放大模塊中，依據泵浦驅動方式，從增益光纖放大與損耗相互曲線出發，補償脈沖前段序列凹陷問題；啟動種子源模塊后得到的即是平齊的激光脈沖。本發明能夠適配所有頻率、脈寬參數下dip(下沉)深度補償，且同一補償曲線能夠適配較寬頻率范圍及各級放大電流相似曲線，極大簡化了電路控制復雜度，優化了脈沖激光器輸出脈沖一致性，能夠完全補足激光加工常見的起始脈沖強度問題，對激光技術拓展精密加工應用具有極大推動作用。