一种光谱合束的大功率光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及光纤激光器技术领域，特别涉及一种光谱合束的大功率光纤激光器。包括可选择波长的光纤激光谐振外腔，可选择波长的光纤激光谐振外腔包括多个有源光纤侧泵浦模块及设置于多个有源光纤侧泵浦模块两侧的全反射腔镜和输出腔镜，有源光纤侧泵浦模块的全反射端与全反射腔镜之间及有源光纤侧泵浦模块的输出端与输出腔镜之间均依次设有转换透镜和波长选择元件，在可选择波长的光纤激光谐振外腔内，多个有源光纤侧泵浦模块发出的光纤激光以不同的波长振荡，位于有源光纤侧泵浦模块输出端的波长选择元件将多个有源光纤侧泵浦模块发出的激光光束合为一路输出。本发明专利技术采用多模有源光纤，提高了光纤激光器的功率，并且两侧加光栅改善了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱合束的大功率光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光器
，特别涉及一种光谱合束的大功率光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器是以有源光纤为增益介质的激光器。有源光纤的纤芯掺杂不同的稀土元素，可吸收泵浦光，并为激光提供增益。光纤激光器具有能量转化率高、结构紧凑稳定、散热性能好等优点，得到快速发展。将多个光纤激光器进行光谱合束是增大光纤激光器功率的有效方法。如图1所示，目前常用的光谱合束光纤激光器包含多个有源光纤2.4，在每个有源光纤2.4的两端加工光纤光栅2.3。光纤光栅2.3只反射选定波长的光束，使选定波长的光束可在光纤中往返传播形成振荡。这样，光纤光栅2.3起到谐振腔的腔镜的作用同时可选择波长。不同的有源光纤两端的光纤光栅参数不同，从而选择不同的起振波长。用泵浦源2.1对有源光纤进行端泵浦，泵浦光2.1.1由有源光纤2.4的泵浦端入射到有源光纤2.4中。有源光纤2.4的输出端有一定的透射率，使起振波长的光束输出。有源光纤2.4输出的光束经转换透镜2.6后准直为近平行光束。不同的有源光纤2.4输出的光束经转换透镜2.6转换为不同角度的近平行光束后照射在光栅2.7上，被光栅2.7合为一路后输出。然而光纤光栅一般只用于单模光纤，而单模有源光纤的芯径较小，输出功率相应地受到限制。相比之下，多模有源光纤可以实现较大的输出功率。如图2所示，目前常用的另一种光谱合束光纤激光器包含多个种子光放大模块3.1。如图3所示，种子光源3.1.1出射的激光光束具有比较精确的波长，但功率较小。种子光源3.1.1出射的激光光束通过光纤合束器3.1.3注入有源光纤的纤芯，泵浦源发出的泵浦光也通过光纤合束器注入有源光纤。激光光束在有源光纤中被放大，并从种子光放大模块3.1中输出。不同的种子光放大模块3.1输出的波长不同，经过转换透镜后变为近平行光束，以不同的角度照射在光栅上，被光栅合为一路后输出。种子光放大模块的结构较为复杂，并且需要能够精确控制波长的种子光源，成本也较高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种光谱合束的大功率光纤激光器，该光纤激光器不采用光纤光栅，可以采用多模有源光纤，提高激光器输出功率的同时，增强波长合束的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种光谱合束的大功率光纤激光器，包括可选择波长的光纤激光谐振外腔，所述可选择波长的光纤激光谐振外腔包括多个有源光纤侧泵浦模块及设置于多个所述有源光纤侧泵浦模块两侧的全反射腔镜和输出腔镜，所述有源光纤侧泵浦模块的全反射端与所述全反射腔镜之间及所述有源光纤侧泵浦模块的输出端与所述输出腔镜之间均依次设有转换透镜和波长选择元件，在所述可选择波长的光纤激光谐振外腔内，多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的光纤激光以不同的波长振荡，位于所述有源光纤侧泵浦模块输出端的所述波长选择元件将多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的激光光束合为一路输出。优选地，所述有源光纤侧泵浦模块包括有源光纤、泵浦光纤、泵浦源及泵浦耦合元件，所述泵浦源通过所述泵浦光纤与所述有源光纤连接，所述泵浦源与所述有源光纤之间设有用于将泵浦光耦合至所述有源光纤内的泵浦耦合元件。优选地，所述有源光纤包括有源光纤纤芯及设置于所述有源光纤纤芯外侧的有源光纤包层，所述有源光纤的两端均连接有所述泵浦耦合元件和所述泵浦源，所述泵浦源的泵浦光光束通过所述泵浦光纤对所述有源光纤纤芯进行侧泵浦。优选地，所述转换透镜为球面透镜。优选地，所述转换透镜将多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的激光光束准直为传播方向不同的平行光束。优选地，所述有源光纤侧泵浦模块全反射端与输出端的所述波长选择元件分别为全反射端光栅和输出端光栅。优选地，多个所述有源光纤侧泵浦模块平行设置。优选地，所述全反射腔镜与其相邻的所述波长选择元件之间设有针孔滤波器。优选地，所述针孔滤波器包括小孔滤光片及设置于所述小孔滤光片两侧的第一滤波器透镜和第二滤波器透镜。本专利技术的优点及有益效果是：本专利技术包含多个有源光纤侧泵浦模块、两侧的转换透镜、两侧的光栅、一侧的全反射腔镜、另一侧的输出腔镜，符合特定波长的光束可在由有源光纤、转换透镜、光栅、腔镜构成的光纤激光谐振外腔中振荡调制多个有源光纤的波长，同时进行光谱合束，每个有源光纤中振荡的波长不同，而经过输出腔镜一侧的光栅后合为一束输出。本专利技术采用多模有源光纤，提高了光纤激光器的功率，并且两侧加光栅改善了可靠性。本专利技术没有采用一般只能用于单模光纤的光纤光栅，因此可以采用能够输出更大功率的多模光纤，从而实现更大的输出功率，并且由于两端都有光栅作为波长选择元件，光谱合束的可靠性更高。本专利技术在全反射腔镜与其相邻的波长选择元件之间设有针孔滤波器，来进一步提高光谱合束的可靠性。附图说明图1为第一种现有光谱合束光纤激光器的结构示意图；图2为第二种现有光谱合束光纤激光器的结构示意图；图3为第二种现有光谱合束光纤激光器的种子光放大模块的结构示意图；图中：2.1为泵浦源，2.1.1为泵浦光，2.2为泵浦耦合元件，2.3为光纤光栅，2.4为有源光纤，2.4.1为纤芯，2.4.2为包层，2.5为激光，2.6为转换透镜，2.7为光栅，3.1为种子光放大模块，3.1.1为种子光源，3.1.2为种子光耦合元件，3.1.3为光纤合束器；图4为本专利技术的实施例一的结构示意图；图5为本专利技术的实施例一中的有源光纤侧泵浦模块的结构示意图；图6为图5的A-A剖视图；图7为本专利技术的实施例二的结构示意图。图中：1.1为第一有源光纤侧泵浦模块，1.2为第二有源光纤侧泵浦模块，1.3为第三有源光纤侧泵浦模块，1.1.1为有源光纤的纤芯，1.1.4为有源光纤的包层，1.1.7为泵浦光纤，1.1.10为第一激光光束，1.2.10为第二激光光束，1.3.10为第三激光光束，1.1.13为泵浦光光束，1.1.16为泵浦源，1.1.19为泵浦耦合元件，4为输出端转换透镜，7为全反射端转换透镜，10为输出端光栅，13为全反射端光栅，16为输出腔镜，20为全反射腔镜，21.1为第一滤波器透镜，21.2为第二滤波器透镜，22为小孔滤光片。具体实施方式目前常用的一种光谱合束光纤激光器包含多个种子光放大模块。种子光源出射的激光光束通过光纤合束器注入有源光纤的纤芯，泵浦源发出的泵浦光也通过光纤合束器注入有源光纤，激光光束在有源光纤中被放大，并从种子光放大模块中输出。种子光放大模块的结构较为复杂，并且需要能够精确控制波长的种子光源，成本比较高。针对现有光谱合束光纤激光器结构复杂及成本较高的问题，本专利技术包含多个有源光纤侧泵浦模块、两侧的转换透镜、两侧的光栅、一侧的全反射腔镜、另一侧的输出腔镜，符合特定波长的光束可在由有源光纤、转换透镜、光栅、腔镜构成的外腔中振荡调制多个有源光纤的波长，同时进行光谱合束。每个有源光纤中振荡的波长不同，而经过输出腔镜一侧的光栅后合为一束输出。本专利技术采用多模有源光纤，提高了光纤激光器的功率，并且两侧加光栅改善了可靠性。为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例一如图4所示，一种光谱合束的大功率光纤激光器，包括可选择波长的光纤激光谐振外腔，可选择波长的光纤激光谐振外腔包括多个有源光纤侧泵浦模块及设置于多个有源光纤侧泵浦模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱合束的大功率光纤激光器，其特征在于，包括可选择波长的光纤激光谐振外腔，所述可选择波长的光纤激光谐振外腔包括多个有源光纤侧泵浦模块及设置于多个所述有源光纤侧泵浦模块两侧的全反射腔镜(20)和输出腔镜(16)，所述有源光纤侧泵浦模块的全反射端与所述全反射腔镜(20)之间及所述有源光纤侧泵浦模块的输出端与所述输出腔镜(16)之间均依次设有转换透镜和波长选择元件，在所述可选择波长的光纤激光谐振外腔内，多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的光纤激光以不同的波长振荡，位于所述有源光纤侧泵浦模块输出端的所述波长选择元件将多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的激光光束合为一路输出。

【技术特征摘要】
1.一种光谱合束的大功率光纤激光器，其特征在于，包括可选择波长的光纤激光谐振外腔，所述可选择波长的光纤激光谐振外腔包括多个有源光纤侧泵浦模块及设置于多个所述有源光纤侧泵浦模块两侧的全反射腔镜(20)和输出腔镜(16)，所述有源光纤侧泵浦模块的全反射端与所述全反射腔镜(20)之间及所述有源光纤侧泵浦模块的输出端与所述输出腔镜(16)之间均依次设有转换透镜和波长选择元件，在所述可选择波长的光纤激光谐振外腔内，多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的光纤激光以不同的波长振荡，位于所述有源光纤侧泵浦模块输出端的所述波长选择元件将多个所述有源光纤侧泵浦模块发出的激光光束合为一路输出。2.根据权利要求1所述的光谱合束的大功率光纤激光器，其特征在于，所述有源光纤侧泵浦模块包括有源光纤、泵浦光纤(1.1.7)、泵浦源(1.1.16)及泵浦耦合元件(1.1.19)，所述泵浦源(1.1.16)通过所述泵浦光纤(1.1.7)与所述有源光纤连接，所述泵浦源(1.1.16)与所述有源光纤之间设有用于将泵浦光耦合至所述有源光纤内的泵浦耦合元件(1.1.19)。3.根据权利要求2所述的光谱合束的大功率光纤激光器，其特征在于，所述有源光纤包括有源光纤纤芯(1.1.1)及设置于所述有源光纤纤芯(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭渭荣，王宝华，郭志婕，徐丹，徐磊，陈晓华，
申请(专利权)人：北京凯普林光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11