一种高功率光纤激光器功率及SBS阈值在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高功率光纤激光器功率及SBS阈值在线监测装置。本实用新型专利技术中的泵浦合束器的泵浦输入光纤与渐变折射率多模光纤一端连接，渐变折射率多模光纤的另一端连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端与光纤隔离器的输入端连接，光纤隔离器的输出端与带尾纤的光电探测器输入端相连，光电探测器输出端连接信号控制处理电路，所述信号控制处理电路通过比对监测到信号的变化关系对前级输入信号光以及泵浦源进行控制。本实用新型专利技术具有同时监测输出功率和受激布里渊散射阈值的功能，无需水冷，价格低廉、结构紧凑等优点。

An on-line monitoring device for high power fiber laser power and SBS threshold

The utility model discloses an on-line monitoring device for high power fiber laser power and SBS threshold. The pump input fiber of the pump combiner in the utility model is connected with one end of the graded index multimode fiber, the other end of the graded index multimode fiber is connected with one end of the single mode fiber, the other end of the single mode fiber is connected with the input end of the fiber isolator, and the output end of the fiber isolator is connected with the input of the photoelectric detector with the tail fiber. The output of the photoelectric detector is connected with a signal control and processing circuit. The signal control and processing circuit controls the input signal light and the pump source at the front stage by comparing the changes of the monitored signal. The utility model has the functions of simultaneously monitoring the output power and the stimulated Brillouin scattering threshold value, without water cooling, low price, compact structure, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种高功率光纤激光器功率及SBS阈值在线监测装置
本技术属于光纤激光
，特别涉及一种高功率光纤激光器输出功率及受激布里渊散射（StimulatedBrillouinScattering,SBS）阈值在线监测装置。
技术介绍
光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑、体积小、散热性好，易维护等优势。自从双包层光纤及高功率泵浦源出现以来，数百瓦以上的高功率光纤激光器已广泛应用于工业加工，如钢板切割。这些工业应用的加工表面会反射部分光回激光系统使得激光输出功率有抖动，进而影响加工质量。此外高功率光纤激光器通常采用主振荡功率放大（masteroscillatorpoweramplifier,MOPA）结构实现功率扩增，特别对于窄线宽激光器其功率扩增受限于受激布里渊散射，产生的斯托克斯光会破坏前级系统。因此十分必要对激光器的输出功率和受激布里渊散射阈值进行实时在线监测。目前对于高功率光纤激光器的功率监测主要有（1）基于监测泵浦源输出电功率标定激光器输出光功率；（2）基于监测泵浦滤除器滤除的泵浦光标定输出光（专利CN102322945A）。前者存在泵浦源会随温度起伏以及增益光纤自身热效应会影响激光器的输出功率，特别对于光纤出现损伤无法提前预警，因而标定存在偏差，也不方便故障排查；后者需要对待剥除的双包层光纤进行处理，使用的光学固化胶承受功率能力有限，需要水冷装置，结构复杂。同时需要指出的是上述方法都不能用于监测受激布里渊散射阈值。因此，专利技术一种既能监测高功率光纤激光器输出功率，又能预警受激布里渊散射的结构紧凑性价比高的监测装置具有重要意义。
技术实现思路
本技术就是针对现有技术的不足，提出了基于监测泵浦合束器泵浦输入光纤滤除反向传输的泵浦光及高阶模光后残余的基模信号光变化关系从而对输出功率及受激布里渊散射进行实时监测的小型化结构。为了解决上述技术问题，本技术采用了下述的技术手段：本技术包括渐变折射率多模光纤、单模光纤、光纤隔离器、光电探测器和信号控制处理电路，泵浦合束器的泵浦输入光纤与渐变折射率多模光纤一端连接，渐变折射率多模光纤的另一端连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端与光纤隔离器的输入端连接，光纤隔离器的输出端与带尾纤的光电探测器输入端相连，光电探测器输出端连接信号控制处理电路，所述信号控制处理电路通过比对监测到信号的变化关系对前级输入信号光以及泵浦源进行控制。进一步说，所述的渐变折射率多模光纤有两段。进一步说，所述的渐变折射率多模光纤经过拉锥处理，其锥形区端通过无芯光纤与单模光纤的一端连接。进一步说，泵浦输入光纤至单模光纤之间的光纤固定在铝条上。本技术具有同时监测输出功率和受激布里渊散射阈值的功能，无需水冷，价格低廉、结构紧凑等优点。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式本技术采用在泵浦合束器的泵浦输入光纤和单模光纤间连接一段或者两段渐变折射率多模光纤（gradedindexfiber,GIF）提高光从多模光纤到单模光纤的耦合效率。为了进一步提高耦合效率，还可以对渐变折射率光纤进行拉锥或者采用一段GIF光纤和一段无芯光纤选模组合。采用工作于信号波段的光纤隔离器滤除反向传输的泵浦光保持基模信号光。将带尾纤的光纤探测器接入光纤隔离器输出端，将光信号转成电信号，通过信号处理电路对输出功率进行监控。当监控到的信号超过设定值并呈非线性变化时说明受激布里渊散射即将激发，发出报警信号，并相应发出控制信号降低主级放大器的泵浦源供电电流或者直接切断；当监控到的信号小于设定值时通过控制器调整主级放大器的泵浦源以及前级输入信号光大小从而保持输出功率恒定。实施例：如图1所示，以MOPA结构的高功率光纤激光器为例，该方案同样适用于更多级预放大结构的光纤激光器系统。实现实时在线监测高功率光纤激光器输出功率和受激布里渊散射阈值的装置包括一个泵浦合束器的输入泵浦光纤1、渐变折射率多模光纤2、无芯光纤3、一段单包层单模光纤4、一个单模光纤隔离器5、一带尾纤光电探测器6和信号控制处理电路7。将泵浦合束器的泵浦输入光纤熔接上一长度为L1（2cm左右）的渐变折射率多模光纤GIF1，为了更好的提高经泵浦输入光纤反向传输的光，可以对GIF1进行适当拉锥；GIF1光纤锥形区端和一长度为L2（2cm左右）无芯光纤相连进行模式选模操作，也可以根据实际耦合效率将无芯光纤用另外一GIF2光纤替代；无芯光纤或GIF2光纤和单模光纤相连，将高阶模式的光剔除；单模光纤输出端再和光纤隔离器的输入端相连，用于滤除反向光里含有的基模泵浦光，从而残余光的成分仅含有反向传输的信号光及斯托克斯光；光纤隔离器的输出端再和带尾纤的光电探测器相连，将光信号转成电信号；最后光电探测器再和信号控制处理电路相连，通过比对监测到信号的变化关系对前级种子光以及泵浦源进行控制。例如当监测到的信号超过设定值并呈非线性变化时说明受激布里渊散射即将激发，信号控制处理电路将发出报警信号，并相应发出控制信号降低主级放大器的泵浦源供电电流或者直接切断；当监控到的信号小于设定值时，通过信号控制器调整主级放大器的泵浦源以及前级输入信号光大小从而保持输出功率恒定。另外为了更好的保证耦合效果及保护装置中的光纤接续点，可以将从泵浦输入光纤和GIF1熔接点开始到无芯光纤或GIF2光纤和单模光纤的熔接点之间的光纤拉直并固定在一个尺寸为长100mm、宽15mm的铝条上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率光纤激光器功率及SBS阈值在线监测装置，包括渐变折射率多模光纤、单模光纤、光纤隔离器、光电探测器和信号控制处理电路，其特征在于，泵浦合束器的泵浦输入光纤与渐变折射率多模光纤一端连接，渐变折射率多模光纤的另一端连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端与光纤隔离器的输入端连接，光纤隔离器的输出端与带尾纤的光电探测器输入端相连，光电探测器输出端连接信号控制处理电路，所述信号控制处理电路通过比对监测到信号的变化关系对前级输入信号光以及泵浦源进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种高功率光纤激光器功率及SBS阈值在线监测装置，包括渐变折射率多模光纤、单模光纤、光纤隔离器、光电探测器和信号控制处理电路，其特征在于，泵浦合束器的泵浦输入光纤与渐变折射率多模光纤一端连接，渐变折射率多模光纤的另一端连接单模光纤的一端，单模光纤的另一端与光纤隔离器的输入端连接，光纤隔离器的输出端与带尾纤的光电探测器输入端相连，光电探测器输出端连接信号控制处理电路，所述信号控制处理电路通过比对监测到信号的变化关系对前级输入信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：强则煊，陈达如，郁张维，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33