一种多振荡器结构的光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多振荡器结构的光纤激光器，它包含多个不同配置的光纤激光振荡器组合、光纤耦合器、光纤隔离器和光纤激光放大器。针对不同的应用场合，系统利用软件设置来选择某个特定的激光振荡器模块工作，同时关闭其他的激光振荡器模块，选出的种子激光经过后级光纤激光放大器的功率放大，实现了设定激光器所具备的功能。本系统同多台单一功能的光纤激光器相比，功能更丰富，成本更低廉，体积更紧凑，切换更方便，可以广泛应用于各种金属和非金属材料的加工。

【技术实现步骤摘要】
一种多振荡器结构的光纤激光器
本专利技术涉及到光纤
与激光
，特别涉及到光纤激光器与各种材料的激光加工领域。
技术介绍
光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤作为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如镱(Yb)、铒(Er)、铥(Tm)、钬(Ho)、钕(Nd)等，来实现不同工作波段的激光输出。与其他激光器相比，光纤激光器具有工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展和广泛应用。在工业应用中，高功率连续光纤激光器通常用来完成金属切割、金属焊接、表面处理以及3D打印等。纳秒脉冲光纤激光器则通常用来完成金属打标、薄膜清除、金属清洗、金属深雕等。随着光纤激光器应用的深入和行业细分，一些对激光加工热影响敏感的材料对光纤激光的脉冲宽度提出了更高的要求，要求脉宽更短，峰值功率更高，在此背景下，超快激光得到越来越多的关注和应用开发。市场上已经出现脉宽范围在皮秒(10-12s)或者飞秒(10-15s)光纤激光器，广泛应用于消费电子产业中的陶瓷、液晶玻璃、蓝宝石的切割、打孔等各种精细加工中。可见针对不同的应用场合，使用者需要选用不同参数性能的激光器。作为采购方，出于节省成本的需要，希望尽可能减少采购机器的总数量。相对的作为生产商，出于丰富产品功能的想法，也不免会产生把不同性能的激光器集成到一台设备上或者是一台激光器上的想法，这样做的直接效果是扩大产品的应用场合，提高它的使用效率。在市场上已经有这样的产品，例如高功率连续光纤激光器，就具备出连续光和调制出脉冲光两种工作状态，能够实现不同的应用场合。但是脉冲激光的宽度一般是在微秒量级或者更宽的毫秒量级，无法替代市面上广泛使用的纳秒脉冲光纤激光器，使用还是具有一定的局限性。除此之外，其他类型的集成多个功能的激光器还很少见。
技术实现思路
针对市面上常见的各种激光器在各自使用场合上的局限性，本专利技术人经过深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，提出了一种创新性的多振荡器结构的光纤激光器的想法，并研发实现了这种激光器。它能够灵活运用光纤激光器的优点，对激光器的多个振荡器进行控制，在不同应用场合使用不同的振荡器模块，再配合公用的各级光纤放大器，对选中振荡器输出的种子激光进行多级放大，达到相应的平均功率，实现所设计的各个不同的功能，满足各种不同应用的需求。本专利技术的技术方案是：在光纤激光器系统中同时准备多个振荡器模块，它们的工作状态由相应的控制电路来决定，通过特定的光纤耦合器件，共同连接后级的放大器；放大器采用常用的MOPA结构的光纤激光器，能够对前级的振荡器进行功率放大，达到应用需要的平均功率。在使用中，针对不同的应用场合，通过软件设置选择不同功能模块的振荡器工作，同时关闭其他的振荡器的工作。这样得到单一功能的振荡器，经过光纤放大器的功率放大，实现了设定激光器所具备的功能。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术选用不同的振荡器，可以最终得到不同特性的激光器性能指标，实现不同场合的应用，功能丰富程度高于任何单台的激光器。2.本专利技术的整机成本远低于这几台不同特性激光器的总和。3.本专利技术的整机体积远小于这几台不同特性激光器的总和。4.本专利技术的激光器功能切换采用软件控制，比起几台不同特性激光器的硬件设备切换，使用更方便。附图说明图1是多振荡器结构的光纤激光器系统的示意图其中各个标注数字有如下含义：1.振荡器模块2.光纤耦合器3.光纤隔离器4.光纤放大器具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1本实施例采用一个50：50的光纤耦合器将两个振荡器连接，一个振荡器由脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率1～5mW、脉宽5～350ns,脉冲重复频率1kHz～1MHz；另外一个振荡器由一个增益开关1064nm半导体激光管构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率1mW、脉宽50～2000ps,脉冲重复频率50MHz～1GHz；公共端输出再连到MOPA结构的光纤激光放大器，输出平均功率为100W。当选用脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管功能模块时，激光器整机就是一个常规的MOPA结构的脉冲光纤激光器，能够应用于各种材料的标刻；当选用增益开关1064nm半导体激光管功能模块时，激光器整机就是一个电控的皮秒脉冲光纤激光器，除了应用于各种金属材料的标刻外，还能处理一些脆性材料的加工(比如蓝宝石和太阳能电池硅片)。本实施例中，这种二合一的双振荡器结构的光纤激光器，体积只有两台激光器的一半，价格只接近于其中一台皮秒激光器的单价，但是可以适应的应用场合更为广泛，并且功能切换由软件实现，不需要更换不同的激光器。实施例2本实施例采用一个50：50的光纤耦合器将两个振荡器连接，一个振荡器由脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率1～5mW、脉宽5～350ns,脉冲重复频率1kHz～1MHz；另外一个振荡器由一个锁模皮秒光纤激光器构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率100mW、脉宽5ps,脉冲重复频率200MHz；公共端输出再连到MOPA结构的光纤激光放大器，输出平均功率为20W。当选用脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管功能模块时，激光器整机就是一个常规的MOPA结构的脉冲光纤激光器，能够应用于各种材料的标刻；当选用锁模皮秒光纤激光器功能模块时，激光器整机就是一个被动锁模皮秒脉冲光纤激光器，除了应用于各种材料的标刻外，还能处理一些精细加工(比如铜箔的切割)以及脆性材料的加工(比如液晶玻璃)。本实施例中，这种二合一的双振荡器结构的光纤激光器，体积只有两台激光器的一半，价格只接近于其中一台皮秒激光器的单价，但是可以适应的应用场合更为广泛，并且功能切换由软件实现，不需要更换不同的激光器。实施例3在本实施例采用一个50：50的光纤耦合器将两个振荡器连接，一个振荡器由脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率1～5mW、脉宽5～350ns,脉冲重复频率1kHz～1MHz；另外一个振荡器由一个连续光纤激光器构成，输出振荡器激光技术指标是：平均功率100mW，中心波长1064nm；公共端输出再连到MOPA结构的光纤激光放大器，输出平均功率为100W。当选用脉冲电流驱动的1064nm半导体激光管功能模块时，激光器整机就是一个常规的MOPA结构的脉冲光纤激光器，能够应用于金属清洗、金属焊接、金属深雕；当选用连续光纤激光器功能模块时，激光器整机就是一个100W连续光纤光纤激光器，可以用于焊接和金属表面处理等应用。应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本专利技术而非意欲限制本专利技术的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本专利技术的
技术实现思路
之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多振荡器结构的光纤激光器，其特征在于包含光纤激光振荡器组合、光纤耦合器、光纤隔离器和多级的光纤放大器：所述光纤激光振荡器组合，用于产生多个种子激光，各个种子激光的技术参数各不相同，但均与后级的光纤耦合器连接；所述的光纤耦合器，前端连接各个种子激光，后端连接光纤隔离器；所述的光纤隔离器，前端连接光纤耦合器，后端连接光纤放大器。

【技术特征摘要】
1.一种多振荡器结构的光纤激光器，其特征在于包含光纤激光振荡器组合、光纤耦合器、光纤隔离器和多级的光纤放大器：所述光纤激光振荡器组合，用于产生多个种子激光，各个种子激光的技术参数各不相同，但均与后级的光纤耦合器连接；所述的光纤耦合器，前端连接各个种子激光，后端连接光纤隔离器；所述的光纤隔离器，前端连接光纤耦合器，后端连接光纤放大器。2.如权利要求1所述的一种多振荡器结构的光纤激光器，其特征在于：所述光纤激光振荡器类型选自调Q脉冲光纤激光器、纳秒脉冲电流驱动的半导体激光器、增益开关型半导体激光器、连续光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡岳，朱炳梅，
申请(专利权)人：深圳市华越激光有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44