一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，包括用于散热的水冷板；若干个泵浦激光器，所述若干个泵浦激光器至少分为两行或两列倾斜排布在水冷板上，光纤输出端子及电源焊接端子不干涉排布；一个输出功率监测装置，根据输出功率监测装置的反馈电压得到单模光纤激光器的输出功率；与若干个泵浦激光器依次熔接的泵浦合束器、高反射率光纤光栅、增益光纤、低反射率光纤光栅、包层光剥离器和输出终端；与水冷板连接的供水器，供水器向水冷板提供冷却水，为水冷板上的器件降温。本发明专利技术解决了光纤盘内部光纤、水管和导线交叉排布的问题，将水管设置于外部，避免了水管漏水导致器件损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器
本专利技术属于高功率光纤激光技术，具体涉及一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器。
技术介绍
高功率光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、阈值低、散热性能好、结构紧凑、可靠性高、工作寿命长、维护费用和功率消耗低、性价比高等优点，已广泛应用于科技、军事、医疗、工业加工和通信等领域。近年来，高功率光纤激光器的功率输出水平不断提高，在空间光通信、工业加工、激光焊接、印刷、打标、医疗以及军事等领域有着广泛的应用前景。在工业加工领域中，它可以作为高强度光源，用于切割、打孔、焊接等；在军事领域可用于车载、舰载激光武器，也可作为激光武器的信标光源，并且在光电对抗、激光制导和激光诱导核聚变等领域也有广泛应用。高功率激光器主要由泵浦激光器、泵浦合束器、光纤光栅、增益光纤、包层光功率剥离器、输出端帽等组成。当光纤激光器的输出功率达到百瓦以上量级时（称为高功率光纤激光器），通常需要几十甚至上百个光纤耦合泵浦激光器。由于泵浦激光器数量巨大，其排布十分复杂。激光器的光纤输出端子，输出光纤及电源焊接端子极易发生干涉，在光纤激光器的制作过程，焊接电源导线容易损伤光纤输出端子及输出光纤。高功率激光器中，增益光纤的盘绕方式不仅需要考虑光束质量的改善，提高激光器输出功率，同时需要考虑增益光纤熔接点的放置从而保护熔接点及降低熔接点温度，增益光纤熔接点若放置于弯道，极易导致熔接点应力甚至断裂。此外需要考虑增益光纤盘绕结构的外形尺寸使得激光器结构更加紧凑，而且高功率激光器中增益光纤必须保证不能交叉，否则会导致增益光纤烧毁。现有光纤盘绕方式包括圆柱型、锥形螺线管型、圆盘型、肾型、梅花型等形式，现有研究成果及专利技术专利主要针对光束质量的改善、输出功率的提高等因素。因此研究一种同时能改善光束质量、保护光纤熔接点、实现激光器小型化的高功率激光器增益光纤不交叉盘绕方式具有重要的现实意义。监控激光器的输出功率是保障激光器工作安全的重要方法。传统的监控方式需要在激光器的输出端添加激光采样镜，采样激光和输出激光的功率成线性关系，但这需要添加额外的高功率光学元件，并增加了光纤激光器输出端口的尺寸。通过监测得到的激光器水流，水温、器件温度及输出功率数据能够判断激光器的工作状态，但监测所得数据的波动以及数据传输过程中引入的噪声容易引起激光器工作状态的误判，影响激光器的使用。另一方面，在输出功率达到百瓦以上量级的激光器中，增益光纤及光纤器件构成的光纤模块会发出较大热量，其中，高功率光纤器件，如合束器，包层光剥除器等通常需要独立供水，这些器件的水接口若放置在光纤盘内部，会出现光纤、水管同时排布的现象。当水管漏水时，极易损毁激光器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，解决了光纤盘内部光纤、水管和导线交叉排布的问题，将水管设置于外部，避免了水管漏水导致器件损坏的问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，包括，用于散热的水冷板；若干个泵浦激光器，所述若干个泵浦激光器至少分为两行或两列倾斜排布在水冷板上，光纤输出端子及电源焊接端子不干涉排布；一个输出功率监测装置，根据输出功率监测装置的反馈电压得到单模光纤激光器的输出功率；与若干个泵浦激光器依次熔接的泵浦合束器、高反射率光纤光栅、增益光纤、低反射率光纤光栅、包层光剥离器和输出终端；与水冷板连接的供水器，供水器向水冷板提供冷却水，为水冷板上的器件降温。一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，还包括一个指示激光器6，所述指示激光器6与若干个泵浦激光器并列熔接在泵浦合束器上。当若干个泵浦激光器分为n行或n列倾斜排布时，n≥2，第n-1行或第n-1列的泵浦激光器的光纤输出端子与第n行或第n列的泵浦激光器光纤输出端子同侧排布，第n-1行或第n-1列的泵浦激光器的光纤输出端子与第n行或第n列泵浦激光器的电源焊接端子异侧排列。当一块水冷板无法排布若干个泵浦激光器、泵浦合束器、高反射率光纤光栅、增益光纤、低反射率光纤光栅、包层光剥离器和输出终端时，需要继续增加水冷板，相邻的两块水冷板之间通过螺纹固连，在单模光纤激光器的调试及维修过程中，相邻的两块水冷板之间通过铰链固定。所述增益光纤采用八卦形不交叉盘绕结构，其中心为S形，两个自由端以S形为中心呈跑道状环绕布置，且跑道半径由内而外依次递增。一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，还包括光电二极管，所述光电二极管设置在包层光剥离器的封装输出端口。所述泵浦合束器和包层光剥离器均设置在水冷板的边缘处，通过水管与水冷板连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）提高了光束质量。（2）有效地降低了熔接点温度。（3）整体结构更加紧凑。（4）提高了装置的安全性。附图说明图1为本专利技术监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器实施例1的结构示意图，其中（a）为水冷板正面示意图，（b）为水冷板背面示意图，（c）为各器件连接示意图。图2为本专利技术监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器实施例2的结构图，其中（a）为平铺状态示意图，（b）为90°折叠状态示意图。图3为本专利技术监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器的增益光线盘绕结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，包括，用于散热的水冷板3；若干个泵浦激光器1，所述若干个泵浦激光器1至少分为两行或两列倾斜排布在水冷板3上，光纤输出端子及电源焊接端子不干涉排布；一个输出功率监测装置2，根据输出功率监测装置2的反馈电压得到单模光纤激光器的输出功率；与若干个泵浦激光器1依次熔接的泵浦合束器7、高反射率光纤光栅8、增益光纤9、低反射率光纤光栅10、包层光剥离器11和输出终端12；与水冷板3连接的供水器，供水器向水冷板3提供冷却水，从而为水冷板3上的器件降温，特别是对散热量大的泵浦合束器7和包层光剥离器11降温。所述的监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，还包括一个指示激光器6，所述指示激光器6与若干个泵浦激光器1并列熔接在泵浦合束器7上。当若干个泵浦激光器1分为n行或n列倾斜排布时，n≥2，第n-1行或第n-1列的泵浦激光器1的光纤输出端子与第n行或第n列的泵浦激光器1光纤输出端子同侧排布，第n-1行或第n-1列的泵浦激光器1的光纤输出端子与第n行或第n列泵浦激光器1的电源焊接端子异侧排列。在焊接泵浦激光器1电源焊接端子及盘绕泵浦激光器1输出光纤时，避免这两种端子之间的位置干涉损坏泵浦激光器1的现象。当一块水冷板3无法排布若干个泵浦激光器1、泵浦合束器7、高反射率光纤光栅8、增益光纤9、低反射率光纤光栅10、包层光剥离器11和输出终端12时，需要继续增加水冷板3，相邻的两块水冷板3之间通过螺纹固连，在单模光纤激光器的调试及维修过程中，相邻的两块水冷板3之间通过铰链固定。结合图3，为改善光束质量、实现激光器的小型化，增益光纤9采用八卦形不交叉盘绕结构，其中心为S形，两个自由端以S形为中心呈跑道状环绕布置，且跑道半径由内而外依次递增。所述一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，还包括光电二极管，所述光电二极管设置在包层光剥离器11的封装输出端口。在包层光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，其特征在于：包括，用于散热的水冷板（3）；若干个泵浦激光器（1），所述若干个泵浦激光器（1）至少分为两行或两列倾斜排布在水冷板（3）上，光纤输出端子及电源焊接端子不干涉排布；一个输出功率监测装置（2），根据输出功率监测装置（2）的反馈电压得到单模光纤激光器的输出功率；与若干个泵浦激光器（1）依次熔接的泵浦合束器（7）、高反射率光纤光栅（8）、增益光纤（9）、低反射率光纤光栅（10）、包层光剥离器（11）和输出终端（12）；与水冷板（3）连接的供水器，供水器向水冷板（3）提供冷却水，为水冷板（3）上的器件降温。

【技术特征摘要】
1.一种监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，其特征在于：包括，用于散热的水冷板（3）；若干个泵浦激光器（1），所述若干个泵浦激光器（1）至少分为两行或两列倾斜排布在水冷板（3）上，光纤输出端子及电源焊接端子不干涉排布；一个输出功率监测装置（2），根据输出功率监测装置（2）的反馈电压得到单模光纤激光器的输出功率；与若干个泵浦激光器（1）依次熔接的泵浦合束器（7）、高反射率光纤光栅（8）、增益光纤（9）、低反射率光纤光栅（10）、包层光剥离器（11）和输出终端（12）；与水冷板（3）连接的供水器，供水器向水冷板（3）提供冷却水，为水冷板（3）上的器件降温。2.根据权利要求1所述的监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，其特征在于：还包括一个指示激光器6，所述指示激光器6与若干个泵浦激光器（1）并列熔接在泵浦合束器（7）上。3.根据权利要求1所述的监测输出功率的紧凑型高功率单模光纤激光器，其特征在于：当若干个泵浦激光器（1）分为n行或n列倾斜排布时，n≥2，第n-1行或第n-1列的泵浦激光器（1）的光纤输出端子与第n行或第n列的泵浦激光器（1）光纤输出端子同侧排布，第n-1行或第n-1列的泵浦...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱日宏，韩志刚，沈华，尹路，孟令强，李雪，李登科，汤亚洲，葛诗雨，黄哲强，闫明鉴，石慧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32