高功率調(diào)q脈沖光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，包括主振蕩器和光纖放大器，所述主振蕩器用于生成種子脈沖激光，所述主振蕩器包括泵浦源、合束器、寬帶高反射鏡、增益光纖、調(diào)Q器件、增益平坦濾波器和寬帶低反射鏡；所述的光纖放大器為一級(jí)或多級(jí)光纖放大器，用于將所述種子脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出。借此，本發(fā)明可以提高光纖受激布里淵散射閾值，增強(qiáng)穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說(shuō)明】高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光加工也逐漸普及，而在激光加工中，光纖激光器有著不可替代的作用。目前國(guó)際上的脈沖光纖激光器，采用的技術(shù)方案是用l_2nm左右?guī)挼墓饫w光柵(FBG)作為諧振腔的高反鏡，用l_2nm左右?guī)挼姆瓷渎时容^低的光纖光柵作為諧振腔的低反鏡，在諧振腔內(nèi)用光纖耦合的聲光Q開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)產(chǎn)生幾十納秒到幾百納秒量級(jí)的光脈沖作為種子源，然后經(jīng)過(guò)一級(jí)或二級(jí)雙包層光纖放大器放大后得到零點(diǎn)幾毫焦到幾毫焦量級(jí)的光脈沖。
[0003]但是，這種用FBG作為反射鏡的脈沖光纖激光器溫度穩(wěn)定性差，在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，F(xiàn)BG的中心波長(zhǎng)很容易發(fā)生漂移，致使高反光柵和低反光柵的中心波長(zhǎng)存在零點(diǎn)幾納米到一納米的偏差，造成激光器的光譜帶寬變窄。從而會(huì)導(dǎo)致在一定的脈沖峰值功率下，更容易產(chǎn)生受激布里淵散射，經(jīng)后級(jí)放大后產(chǎn)生極高的峰值功率，易造成光纖損壞，這也是目前國(guó)內(nèi)外脈沖光纖激光器的可靠性差的根本原因。
[0004]綜上可知，現(xiàn)有的激光器，在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，可以提高光纖受激布里淵散射閾值，增強(qiáng)穩(wěn)定性和可靠性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，包括主振蕩器和光纖放大器，
[0007]所述主振蕩器用于生成種子脈沖激光，所述主振蕩器包括泵浦源、合束器、寬帶高反射鏡、增益光纖、調(diào)Q器件、增益平坦濾波器和寬帶低反射鏡；
[0008]所述的光纖放大器為一級(jí)或多級(jí)光纖放大器，用于將所述種子脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述光纖放大器包括光隔離器，用于防止所述種子脈沖激光的向后反射，所述主振蕩器和光纖放大器通過(guò)所述光隔離器連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述的寬帶高反射鏡/寬帶低反射鏡為體布拉格光柵VBG、體全息光柵VHG、介質(zhì)膜鏡或光纖布拉格光柵反射鏡的任意一種。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述寬帶高反射鏡和寬帶低反射鏡的反射帶寬為lOOnm。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述增益光纖是單包層光纖、雙包層光纖或增益平坦型光纖。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述的增益光纖可以為摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖、摻欽光纖中的任意一種，或所述增益光纖為多種激活離子共摻單?；蛘叩碗A模光纖。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述增益平坦濾波器與寬帶低反射鏡
一體設(shè)置。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述的調(diào)Q器件是聲光Q開(kāi)關(guān)或電光Q開(kāi)關(guān)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述光纖放大器包括準(zhǔn)直器，用于將放大后的種子脈沖激光準(zhǔn)直輸出。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，所述的泵浦源產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為915nm/945nm/980nm中的任意一種或幾種。
[0018]本發(fā)明通過(guò)主振蕩器產(chǎn)生種子脈沖激光，然后再由光纖放大器將脈沖激光放大后輸出。主振蕩器具有寬帶高反射鏡和寬帶低反射鏡，二者的反射帶寬可達(dá)到lOOnm，并且能夠承受上百千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，同時(shí)主振蕩器內(nèi)還設(shè)有增益平坦濾波器可以調(diào)節(jié)平滑激光器的增益譜分布，所述的主振蕩器輸出的脈沖激光帶寬可達(dá)到2nm以上，可顯著提高光纖受激布里淵散射閾值，減弱強(qiáng)激光在光纖中引起的受激布里淵散射。本發(fā)明主要解決了大功率，高峰值功率運(yùn)轉(zhuǎn)下脈沖光纖激光器的脈沖非線性壓縮等關(guān)鍵性難題，從而使系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供了一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，該光纖激光器100包括主振蕩器10和光纖放大器20，所述主振蕩器10用于生成種子脈沖激光，其包括泵浦源11、合束器12、寬帶高反射鏡13、增益光纖14、調(diào)Q器件15、增益平坦濾波器16和寬帶低反射鏡17，合束器12的泵浦輸入端連接泵浦源11的輸出尾纖，信號(hào)輸入端連接寬帶高反射鏡13，輸出端連接增益光纖14。合束器12可以連接多個(gè)泵浦源11用以增加泵浦功率。光纖放大器20為一級(jí)或多級(jí)光纖放大器，用于將所述種子脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例中，泵浦源11的中心波長(zhǎng)可以是增益光纖14吸收峰范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)，其優(yōu)選為915nm/945nm/980nm波長(zhǎng)的任意一種或幾種。泵浦源11用于產(chǎn)生泵浦激光，且經(jīng)過(guò)其它器件處理后轉(zhuǎn)化為脈沖激光。
[0023]光纖放大器20包括光隔離器21、光功率放大器22以及準(zhǔn)直器23，主振蕩器10和光纖放大器20通過(guò)所述光隔離器21連接。所述的光隔離器21用于防止所述種子脈沖激光的向后反射，借此可以避免后向反射光損壞器件。光纖放大器20可以是一級(jí)或多級(jí)放大器，其可以將主振蕩器10輸出的種子脈沖激光放大到幾百瓦的量級(jí)，放大后的脈沖可以通過(guò)光纖準(zhǔn)直器23準(zhǔn)直輸出。[0024]具體應(yīng)用中，增益光纖14可以是單包層光纖、雙包層光纖或增益平坦型光纖，具體的，增益光纖14可以為摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖、摻欽光纖中的任意一種，也可以是多種稀土共摻光纖(Er/Yb，Tm/Ho等)，或所述增益光纖14為多種激活離子共摻單模或者低階模光纖。調(diào)Q器件15為聲光調(diào)Q器件(聲光Q開(kāi)關(guān))或電光調(diào)Q器件(電光Q開(kāi)關(guān))。
[0025]優(yōu)選的是，主振蕩器10的增益平坦濾波器16用于調(diào)節(jié)平滑激光器的增益譜分布，借此使激光器的輸出帶寬變寬。該增益平坦濾波器16可以為單獨(dú)設(shè)置的濾波器，也可以與寬帶低反射鏡17—體設(shè)置。
[0026]本發(fā)明的主振蕩器輸出的脈沖激光帶寬可達(dá)到2nm以上，可以顯著提高光纖受激布里淵散射閾值，減弱強(qiáng)激光在光纖中引起的受激布里淵散射，解決了大功率，高峰值功率運(yùn)轉(zhuǎn)下脈沖光纖激光器的脈沖非線性壓縮等關(guān)鍵性難題，提高可靠性與穩(wěn)定性。優(yōu)選的，本發(fā)明的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，如激光打標(biāo)，激光切割等。
[0027]進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例中，寬帶高反射鏡13和寬帶低反射鏡17的反射帶寬可達(dá)到lOOnm，為寬光譜激光振蕩提供條件，并且當(dāng)中心波長(zhǎng)隨溫度變化而漂移時(shí)不會(huì)引起反射帶寬交叉部分的明顯減小。更好的，本發(fā)明寬帶高反射鏡13和寬帶低反射鏡17能夠承受上百千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，保證激光器在高功率運(yùn)轉(zhuǎn)下能夠正常工作。另外，寬帶高反射鏡13作為端鏡，其反射率可達(dá)到99%，從而降低諧振腔的損耗，增加輸出功率。優(yōu)選的，本發(fā)明中所采用的寬帶高反射鏡13/寬帶低反射鏡17可以為體布拉格光柵VB G、體全息光柵VHG、介質(zhì)膜鏡或光纖布拉格光柵反射鏡的任意一種。
[0028]綜上所述，本發(fā)明通過(guò)主振蕩器產(chǎn)生種子脈沖激光，然后再由光纖放大器將脈沖激光放大后輸出。主振蕩器具有寬帶高反射鏡和寬帶低反射鏡，二者的反射帶寬可達(dá)到IOOnm,并且能夠承受上百千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，同時(shí)主振蕩器內(nèi)還設(shè)有增益平坦濾波器可以調(diào)節(jié)平滑激光器的增益譜分布，所述的主振蕩器輸出的脈沖激光帶寬可達(dá)到2nm以上，可顯著提高光纖受激布里淵散射閾值，減弱強(qiáng)激光在光纖中引起的受激布里淵散射。本發(fā)明主要解決了大功率，高峰值功率運(yùn)轉(zhuǎn)下脈沖光纖激光器的脈沖非線性壓縮等關(guān)鍵性難題，從而使系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。
[0029]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，包括主振蕩器和光纖放大器，其特征在于， 所述主振蕩器用于生成種子脈沖激光，所述主振蕩器包括泵浦源、合束器、寬帶高反射鏡、增益光纖、調(diào)Q器件、增益平坦濾波器和寬帶低反射鏡； 所述的光纖放大器為一級(jí)或多級(jí)光纖放大器，用于將所述種子脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光纖放大器包括光隔離器，用于防止所述種子脈沖激光的向后反射，所述主振蕩器和光纖放大器通過(guò)所述光隔離器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述的寬帶高反射鏡/寬帶低反射鏡為體布拉格光柵VBG、體全息光柵VHG、介質(zhì)膜鏡或光纖布拉格光柵反射鏡的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述寬帶高反射鏡和寬帶低反射鏡的反射帶寬為lOOnm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述增益光纖是單包層光纖、雙包層光纖或增益平坦型光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述的增益光纖可以為摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖、摻欽光纖中的任意一種，或所述增益光纖為多種激活離子共摻單?；蛘叩碗A模光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述增益平坦濾波器與寬帶低反射鏡一體設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述的調(diào)Q器件是聲光Q開(kāi)關(guān)或電光Q開(kāi)關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光纖放大器包括準(zhǔn)直器，用于將放大后的種子脈沖激光準(zhǔn)直輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率調(diào)Q脈沖光纖激光器，其特征在于，所述的泵浦源產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為915nm/945nm/980nm中的任意一種或幾種。
【文檔編號(hào)】H01S3/11GK103579895SQ201310468207
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】胡小波 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司