The invention relates to the technical field of fiber lasers, in particular to a Quasi-continuous-wave fiber laser with a modular beam combination, comprising a plurality of fiber laser modules, a beam combining device and an output device; each fiber laser module comprises N+M pumped lasers, a first beam combiner, a high-inversion grating, a gain fiber, a low-inversion grating, and an output device. The beam combining device comprises a plurality of input optical fibers and an output optical fiber, and the output device comprises a cladding optical stripper and an optical fiber output head. The beam combining device combines multiple laser beams produced by multiple identical fiber laser modules to form a high-power quasi-continuous laser. The laser power can reach thousands of watts. The invention has the advantages of easy fabrication, good stability and flexible production.
【技术实现步骤摘要】
一种模块化合束的准连续光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光器
，尤其涉及一种模块化合束的准连续光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高、体积小、免维护、寿命长等优点，近年来，基于光纤激光器技术的加工设备，例如激光打标机、雕刻机、切割机、焊接机等已经被广泛应用于各个行业。虽然相比较传统激光器，光纤激光器具有很多优点，但其功率较低，大多为百瓦级的中小功率光纤激光器，究其原因，发现在光纤激光器的研制过程中，掺杂光纤受受激布里渊散射和受激拉曼散射等非线性效应的影响以及纤芯的热损伤等因素的限制，使得单光纤输出功率较为有限，输出功率最高也就1500W左右。虽然使用纤芯较粗的掺杂光纤可以进一步提升功率，但粗纤芯掺杂光纤成本较高且功率提供有限，因此这种功率提升的方法普遍不被采用。而在汽车制造，船舶制造和航空制造等
中，将激光用于金属和非金属材料的切割、焊接等加工作业时，往往需要激光功率达到千瓦级以上，因此传统的光纤激光器并不能满足应用需求。为此，研究人员考虑将多个光纤激光器模块化制作，通过合束装置合为一束输出，从而使得光纤激光器的功率得以提高，目前较为常用的合束方法有：相干合成、光栅法和空间耦合，其中：相干合成结构复杂且不易调节，光栅法对系统精度要求高且稳定性较差；空间耦合，则耦合出的激光通常为空间光，不易实现激光器的柔性化生产。因此需要设计一种合束光纤激光器，使其在满足高功率输出的同时，又不存在上述三种合束方法的缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种高功率、模块化合束的准连续光纤激光器为实现以上技术目的，本专利技术的...
【技术保护点】
1.一种模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：包括多个光纤激光器模块、合束装置和输出装置；每个光纤激光器模块包括N+M个泵浦激光器、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅和第二合束器，所述第一合束器具有N根输入光纤，所述第二合束器具有M+1根输入光纤，所述N个泵浦激光器与第一合束器的N根输入光纤相连，所述第一合束器的输出光纤与高反光栅的输入端熔接，所述高反光栅的输出端与增益光纤的一端熔接，所述M个泵浦激光器与第二合束器的M根输入光纤相连，所述第二合束器的输出光纤与低反光栅的输出端熔接，所述低反光栅的输入端与增益光纤的另一端熔接，剩余的一根第二合束器的输入光纤作为输出信号光纤；所述合束装置包括多根输入光纤和一根输出光纤，输入光纤的数量与光纤激光器模块的数量相匹配，所述多根输入光纤的一端分别与多个光纤激光器模块的输出信号光纤熔接，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接；所述输出装置包括包层光剥除器和光纤输出头，所述包层光剥除器的输入端与输出光纤的另一端熔接，输出端与光纤输出头相连。
【技术特征摘要】
1.一种模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：包括多个光纤激光器模块、合束装置和输出装置；每个光纤激光器模块包括N+M个泵浦激光器、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅和第二合束器，所述第一合束器具有N根输入光纤，所述第二合束器具有M+1根输入光纤，所述N个泵浦激光器与第一合束器的N根输入光纤相连，所述第一合束器的输出光纤与高反光栅的输入端熔接，所述高反光栅的输出端与增益光纤的一端熔接，所述M个泵浦激光器与第二合束器的M根输入光纤相连，所述第二合束器的输出光纤与低反光栅的输出端熔接，所述低反光栅的输入端与增益光纤的另一端熔接，剩余的一根第二合束器的输入光纤作为输出信号光纤；所述合束装置包括多根输入光纤和一根输出光纤，输入光纤的数量与光纤激光器模块的数量相匹配，所述多根输入光纤的一端分别与多个光纤激光器模块的输出信号光纤熔接，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接；所述输出装置包括包层光剥除器和光纤输出头，所述包层光剥除器的输入端与输出光纤的另一端熔接，输出端与光纤输出头相连。2.根据权利要求1所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：所述第一合束器包括N根输入光纤和一根输出光纤，N根输入光纤的一端分别与N个泵浦激光器相连，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接，输出光纤的另一端与高反光栅的输入端熔接。3.根据权利要求1所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：所述第二合束器包括M+1根输入光纤和一根输出光纤，M+1根输入光纤中M根光纤的一端分别与M个泵浦激光器相连，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接，输出光纤的另一端与低反光栅的输出端熔接。4.根据权利要求1所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：还包括控制模块，相应地每个光纤激光器模块内包括传感采集模块和N+M个相同的驱动模块；在每个光纤激光器模块内，N+M个驱动模块分别用于驱动N+M个泵浦激光器，传感采集模块用于监测光纤激光器模块输出信号的峰值功率、脉冲能量以及模块内的温度信息并反馈回控制模块；所述控制模块用于控制所有光纤激光器模块内的驱动模块并接收所有光纤激光器模块内传感采集模块反馈回的监测信息。5.根据权利要求4所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：所述传感采集模块包括用于进行峰值功率监测的脉冲峰值检测单元、用于脉冲能量监测的单脉冲能量检测单元和用于温度监测的多个温度传感器,所述多个温度传感器分别置于光纤激光器模块内需要检测温度的位置。6.根据权利要求4或5所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：所述驱动模块包括直流电源DC1、电容C1、MOS管Q1、PWM控制器、MOS管Q2、电感L1、电阻R1、电容C2、所述电容C1的一端分别与直流电源DC1的正极、MOS管Q1的漏极相连，另一端分别与直流电源DC1的负极、MOS管C2的源极、电容C2的一端相连，所述MOS管Q1的栅极与PWM控制器的第一端口相连，源极分别与电感的一端和MOS管Q2的漏极相连，所述PWM控制器的第二端口与MOS管Q2的栅极相连，所述电感L1的另一端与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与电容C2的另一端相连，被驱动的泵浦激光器与电容C2并联，所述PWM控制器与控制模块相连。7.根据权利要求6所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征在于：所述驱动模块还包括电流采样反馈误差放大器、电压采样反馈误差放大器，所述PWM控制器的第三端口与电流采样反馈误差放大器的第一端口相连，第四端口与电压采样反馈误差放大器的第一端口相连，所述电流采样反馈误差放大器的第二端口与电阻R1的一端相连，第三端口与电阻R1的另一端相连，所述电压采样反馈误差放大器的第二端口与电阻R1的另一端相连。8.根据权利要求5所述的模块化合束的准连续光纤激光器，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：戈燕，陈鹏，许平平，宗有刚，李同宁，游毓麒，
申请(专利权)人：无锡源清瑞光激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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