基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于使用體布拉格光柵對五束光纖激光進(jìn)行有效合束，通過選擇五束光纖激光的輸出功率，實(shí)現(xiàn)合束萬瓦級激光功率輸出，包括第一、第二、第三、第四光和第五光纖激光器、第一、第二、第三、第四和第五體布拉格光柵和激光輸出，第一、第二、第三、第四和第五光纖激光器分別經(jīng)過第一、第二、第三、第四和第五體布拉格光柵衍射后，合為一束激光輸出，本發(fā)明可有效實(shí)現(xiàn)對多束大功率光纖激光器的合束，通過選擇五束光纖激光的輸出功率，可實(shí)現(xiàn)合束萬瓦級激光功率輸出，具有結(jié)構(gòu)緊湊、合束效率高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌(Er)，鐿(Yb)，銩(Tm)，欽(Ho)，釹(Nd)等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長和無需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。
[0003]近年來，光纖激光器輸出功率得到不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也得到不斷拓展，高性能、大功率光纖激光器已逐漸裝備于精密加工設(shè)備、高端制造設(shè)備上，成為先進(jìn)制造設(shè)備的心臟，成為保證國防、尖端工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)裝備，體現(xiàn)了一個國家先進(jìn)制造技術(shù)的綜合水平。目前，美國IPG公司代表著大功率光纖激光器研制及產(chǎn)業(yè)化的最高水平，早在2009年，IPG就成功研制出了 I萬瓦單模光纖激光器，并廣泛應(yīng)用于全世界先進(jìn)制造、先進(jìn)加工領(lǐng)域。2012年又成功研制出了功率高達(dá)10萬瓦的多模光纖激光器系統(tǒng)。目前，IPG公司占據(jù)了全球大功率光纖激光器市場70%的份額。國內(nèi)光纖激光器公司只是在低功率脈沖光纖激光器市場上占有一定份額，在高性能、大功率光纖激光器研制及產(chǎn)業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國，國內(nèi)千瓦級、萬瓦級光纖激光器的市場幾乎被IPG公司壟斷。因此，研制一種高性能、大功率光纖激光器，打破國外技術(shù)壟斷具有重要意義！
將多個光纖激光器進(jìn)行有效合束是得到大功率光纖激光器的有效方法，有相干合成和非相干合成兩種方法。其中相干合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易調(diào)節(jié)，不適合應(yīng)用于大功率光纖激光器產(chǎn)品中。本發(fā)明提出一種通過體布拉格光柵進(jìn)行非相干合束得到萬瓦級光纖激光輸出的有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于使用體布拉格光柵對五束光纖激光進(jìn)行有效合束，通過選擇五束光纖激光的輸出功率，實(shí)現(xiàn)合束萬瓦級激光功率輸出，包括第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三光纖激光器3、第四光纖激光器4、第五光纖激光器5、第一體布拉格光柵6、第二體布拉格光柵7、第三體布拉格光柵8、第四體布拉格光柵9、第五體布拉格光柵10和激光輸出11，第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三光纖激光器3、第四光纖激光器4、第五光纖激光器5分別各自經(jīng)過一個第一體布拉格光柵6、第二體布拉格光柵7、第三體布拉格光柵8、第四體布拉格光柵9、第五體布拉格光柵10衍射后,合為一束激光輸出11。[0007]所述的第一光纖激光器1，為摻鐿光纖激光器，中心波長λ i處于1.06-1.1 μ m,3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第二光纖激光器2,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 2處于1.06-1.1 μ m, 3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第三光纖激光器3,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 3處于1.06-1.1 μ m, 3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第四光纖激光器4，為摻鐿光纖激光器，中心波長λ4處于1.06-1.lym，3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第五光纖激光器5,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 5處于1.06-1.1 μ m, 3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的五臺光纖激光器(1，2，3，4，5)中心波長X1, λ2，λ3，λ4，λ 5等間隔，波長間距大于3nm ；
所述的第一體布拉格光柵6,對第一光纖激光I高反,高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ；
所述的第二體布拉格光柵7，對第二光纖激光2高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光I高透，透射率大于99% ；
所述的第三體布拉格光柵8，對第三光纖激光3高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2高透，透射率大于99% ；
所述的第四體布拉格光柵9，對第四光纖激光4高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2，第三光纖激光3高透，透射率大于99% ；
所述的第五體布拉格光柵10,對第五光纖激光5高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2，第三光纖激光3及第四光纖激光4高透，透射率大于99%;
所述的五個體布拉格光柵均可承受一萬瓦平均功率；
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于它通過對多束光纖激光器輸出進(jìn)行有效合束，得到了萬瓦級光纖激光輸出，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、合束效率高、穩(wěn)定可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)圖示圖。
[0009]圖中標(biāo)記:第一光纖激光器1，第二光纖激光器2，第三光纖激光器3，第四光纖激光器4,第五光纖激光器5 ;第一體布拉格光柵6,第二體布拉格光柵7,第三體布拉格光柵8,第四體布拉格光柵9,第五體布拉格光柵10,激光輸出11。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于，包括第一光纖激光器1，第二光纖激光器2，第三光纖激光器3，第四光纖激光器4，第五光纖激光器5 ;第一體布拉格光柵6,第二體布拉格光柵7,第三體布拉格光柵8,第四體布拉格光柵9,第五體布拉格光柵10,激光輸出11。五束光纖激光(I,2,3,4,5)分別各自經(jīng)過一個體布拉格光柵(6, 7,8,9,10)衍射,合為一束激光輸出11,當(dāng)五束光纖激光(1，2, 3,4, 5)輸出功率各為2000W時，通過合束，可實(shí)現(xiàn)萬瓦級激光功率輸出。
[0011]所述的第一光纖激光器1，為摻鐿光纖激光器，中心波長λ i處于1.06-1.1 μ m,3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第二光纖激光器2,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 2處于1.06-1.1 μ m, 3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第三光纖激光器3,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 3處于1.06-1.1 μ m, 3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第四光纖激光器4，為摻鐿光纖激光器，中心波長λ4處于1.06-1.lym，3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的第五光纖激光器5,為摻鐿光纖激光器，中心波長λ 5處于1.06-1.lym,3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率；
所述的五臺光纖激光器(1，2，3，4，5)中心波長X1, λ2，λ3，λ4，λ 5等間隔；
所述的第一體布拉格光柵6,對第一光纖激光I高反,高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ；
所述的第二體布拉格光柵7，對第二光纖激光2高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光I高透，透射率大于99% ；
所述的第三體布拉格光柵8，對第三光纖激光3高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2高透，透射率大于99% ；
所述的第四體布拉格光柵9，對第四光纖激光4高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2，第三光纖激光3高透，透射率大于99% ；
所述的第五體布拉格光柵10,對第五光纖激光5高反,高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光1，第二光纖激光2，第三光纖激光3及第四光纖激光4高透，透射率大于99%;
所述的五個體布拉格光柵均可承受一萬瓦平均功率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于使用體布拉格光柵對五束光纖激光進(jìn)行有效合束，通過選擇五束光纖激光的輸出功率，實(shí)現(xiàn)合束萬瓦級激光功率輸出，包括第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三光纖激光器、第四光纖激光器、第五光纖激光器、第一體布拉格光柵、第二體布拉格光柵、第三體布拉格光柵、第四體布拉格光柵、第五體布拉格光柵和激光輸出，第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三光纖激光器、第四光纖激光器、第五光纖激光器分別經(jīng)過第一體布拉格光柵、第二體布拉格光柵、第三體布拉格光柵、第四體布拉格光柵、第五體布拉格光柵衍射后，合為一束激光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于所述的第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三光纖激光器、第四光纖激光器和第五光纖激光器為摻鐿光纖激光器，中心波長λ處于1.06-1.1 μ m，3dB線寬小于lnm，激光束準(zhǔn)直輸出，可輸出2千瓦平均功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于五臺光纖激光器中心波長X1, λ2，λ3，λ4，λ5等間隔，波長間距大于3nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于第一體布拉格光柵對第一光纖激光高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于第二體布拉格光柵7對第二光纖激光高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光高透，透射率大于99%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于第三體布拉格光柵,對第三光纖激光高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光,第二光纖激光高透,透射率大于99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于第四體布拉格光柵，對第四光纖激光高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光,第二光纖激光,第三光纖激光高透,透射率大于99%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于第五體布拉格光柵，對第五光纖激光高反，高反光譜區(qū)3dB帶寬為1.5nm,衍射效率大于99% ;對第一光纖激光，第二光纖激光，第三光纖激光及第四光纖激光高透，透射率大于99%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器，其特征在于五個體布拉格光柵均可承受一萬瓦平均功率。
【文檔編號】H01S3/08GK103560384SQ201310579762
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】史偉, 房強(qiáng) 申請人:山東海富光子科技股份有限公司