一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，包括激光谐振腔、前向泵浦信号合束器、后向泵浦信号合束器、包层光滤除器、光纤端帽和至少2个双端输出激光振荡器；前向泵浦信号合束器包括一条第一信号输入臂、第一泵浦信号输出臂和多条第一泵浦注入臂；后向泵浦信号合束器包括一条第二信号输入臂、第二泵浦信号输出臂和多条第二泵浦注入臂；每个双端输出激光振荡器的前向输出光纤和对应的第一泵浦注入臂连接，后向输出光纤和对应的第二泵浦注入臂连接；第一信号输入臂与传能光纤熔接；第一泵浦信号输出臂与激光谐振腔的一端连接；激光谐振腔的另一端与第二信号输入臂连接。本实用新型专利技术提高了泵浦光的利用效率和激光器的电光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器
本技术属于光纤激光器
，涉及一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器。
技术介绍
与主振荡功率放大结构光纤激光器相比，全光纤激光振荡器具有成本低廉、结构紧凑、控制逻辑简单、性能稳定、抗反射回光能力强等优点，在工业加工中有着广泛的应用。随着应用领域的扩展，对光纤激光振荡器的功率需求越来越高。双端泵浦方式的光纤激光器，能够注入更高的泵浦功率，有助于光纤激光器总体功率的提升。然而在一般的双端泵浦激光器中，泵浦源一般采用光纤耦合半导体激光器作为泵浦源(即LD直接泵浦光纤激光器)，或采用单端输出的短波长光纤激光器作为泵浦源(即级联泵浦光纤激光器)。这两种泵浦方式的激光器中，每一个泵浦臂都需要与一个泵浦源连接，使得泵浦源数量角度，系统成本较高，体积较大。此外，在双端泵浦激光器中，若前向泵浦光未能被增益光纤完全吸收，其残留的泵浦光传导到后向泵浦信号合束器后，会从后向合束器的泵浦臂输出；反之，若后向泵浦光未能被增益光纤完全吸收，其残留的泵浦光传导到后向泵浦信号合束器后，会从前向合束器的泵浦臂输出。一般的双端泵浦光纤激光器采用光纤耦合半导体激光器或单端输出的短波长光纤激光器，从后向或者前向合束器输出的残留泵浦光会注入光纤耦合半导体激光器或者短波长激光器中，但是无法再次利用注入到主激光器中，导致激光器整体效率较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，该级联泵浦光纤激光器能够提高泵浦光的利用效率，保证了激光器的整体电光效率。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案实现：一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，所述级联泵浦光纤激光器包括激光谐振腔、前向泵浦信号合束器5、后向泵浦信号合束器6、包层光滤除器7、光纤端帽8和至少2个双端输出激光振荡器4；所述前向泵浦信号合束器5包括一条第一信号输入臂5-1、第一泵浦信号输出臂5-3和多条第一泵浦注入臂5-2；所述后向泵浦信号合束器6包括一条第二信号输入臂6-1、第二泵浦信号输出臂6-3和多条第二泵浦注入臂6-2；每个双端输出激光振荡器4的前向输出光纤4-10和对应的第一泵浦注入臂5-2连接；每个双端输出激光振荡器4的后向输出光纤4-9和对应的第二泵浦注入臂6-2连接；所述第一信号输入臂5-1与传能光纤熔接；所述第一泵浦信号输出臂5-3与所述激光谐振腔的一端连接；所述激光谐振腔的另一端与所述第二信号输入臂6-1连接；所述第二泵浦信号输出臂6-3、包层光滤除器7和光纤端帽8依次连接。进一步的，所述激光谐振腔包括高反射光纤光栅2、增益光纤1和低反射光纤光栅3；所述前向泵浦信号合束器5、高反射光纤光栅2、增益光纤1、低反射光纤光栅3和后向泵浦信号合束器6通过传能光纤依次连接。进一步的，所述激光谐振腔包括高反射光纤光栅2、增益光纤1和低反射光纤光栅3；所述高反射光纤光栅2、前向泵浦信号合束器5、增益光纤1、后向泵浦信号合束器6和低反射光纤光栅3依次连接。进一步的，所述高反射光纤光栅2和低反射光纤光栅3的中心波长匹配。进一步的，所述增益光纤1、高反射光纤光栅2和低反射光纤光栅3在掺镱光纤激光中的工作波长为1050～1150nm。进一步的，所述增益光纤1包括纤芯；所述纤芯外包裹一层非掺杂的石英基玻璃层；所述纤芯为掺稀土激活粒子的纤芯，用于在泵浦光的激励下产生和传输信号激光；所述纤芯的直径为6～200μm，数值孔径为0.06～0.12NA；所述石英基玻璃层，用于传输泵浦激光；所述石英基玻璃层的直径为125-1000μm，数值孔径0.12～0.46NA。进一步的，所述增益光纤1、高反射光纤光栅2和低反射光纤光栅3的纤芯包层几何尺寸均相同。进一步的，所述双端输出激光振荡器4在掺镱光纤激光中的波长为1000nm～1040nm；所述双端输出激光振荡器4的前向输出光纤4-10和后向输出光纤(4-9)的直径为6～200μm，数值孔径0.06～0.46NA。进一步的，每条前向输出光纤4-10和对应的第一泵浦注入臂5-2之间均设置有第一倾斜光栅10；每条后向输出光纤4-9和对应的第二泵浦注入臂6-2之间均设置有第二倾斜光栅11。本技术的有益效果：1、本技术采用双端输出激光振荡器输出的短波长泵浦光对长波长激光进行泵浦。双端输出激光振荡器前向输出的激光作为长波长激光器前向泵浦光注入到前向泵浦信号合束器中，前向泵浦信号合束器对前向泵浦光合束后注入到增益光纤中，增益光纤吸收大部分的前向泵浦光产生激光，未被增益光纤完全吸收的残留前向泵浦光可以依次通过低反射光纤光栅、后向泵浦信号合束器后，注入到双端输出激光振荡器后，通过双端输出激光振荡器后，能够再次注入到前向泵浦信号合束器，被增益光纤吸收；同理，双端输出激光振荡器后向输出的激光作为长波长激光器的后向泵浦光注入到后向泵浦信号合束器中，后向泵浦信号合束器对后向泵浦光进行合束后注入到增益光纤中，增益光纤吸收大部分的后向泵浦光产生激光，未被增益光纤完全吸收的残留后向泵浦光依次通过高反射光纤光栅、前向泵浦信号合束器后，注入到双端输出激光振荡器后，能够再注入后向泵浦信号合束器；如此，可以将传统激光器中无法利用的残留泵浦光再次利用，从而提高了泵浦光的利用效率和激光器的整体电光效率。2、本技术采用双端输出激光振荡器输出的短波长泵浦光对长波长激光进行泵浦，能够实现一台短波长激光器同时对长波长激光器的前向和后向进行泵浦；而传统的级联泵浦光纤激光器中，必须采用两台独立的泵浦激光器才能实现对激光器的前向和后向泵浦；因此，本技术可以将传统激光器中泵浦激光器的数量减少一半，从而降低激光器体积、重量和成本。附图说明图1为基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器一种结构示意图；图2为基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器另一种结构示意图；图3为基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器第三种结构示意图；图4为基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器第四种结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作出详细说明。实施例1：本实施例给出了一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，其结构参考图1，该级联泵浦光纤激光器包括激光谐振腔、前向泵浦信号合束器5、后向泵浦信号合束器6、包层光滤除器7、光纤端帽8和至少2个双端输出激光振荡器4。本实施例中的前向泵浦信号合束器5和后向泵浦信号合束器6均能够双向传输信号激光。本实施例的激光谐振腔包括依次通过光纤熔接的高反射光纤光栅2、增益光纤1和低反射光纤光栅3。其中，增益光纤1、高反射光纤光栅2和低反射光纤光栅3在掺镱光纤激光中的工作波长为1050～1150nm。增益光纤1为双包层或三包层结构。其中，纤芯掺稀土激活粒子，在泵浦光的激励下可以产生和传输信号激光；内包层为非掺杂的石英基玻璃层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，其特征在于，所述级联泵浦光纤激光器包括激光谐振腔、前向泵浦信号合束器(5)、后向泵浦信号合束器(6)、包层光滤除器(7)、光纤端帽(8)和至少2个双端输出激光振荡器(4)；/n所述前向泵浦信号合束器(5)包括一条第一信号输入臂(5-1)、第一泵浦信号输出臂(5-3)和多条第一泵浦注入臂(5-2)；所述后向泵浦信号合束器(6)包括一条第二信号输入臂(6-1)、第二泵浦信号输出臂(6-3)和多条第二泵浦注入臂(6-2)；/n每个双端输出激光振荡器(4)的前向输出光纤(4-10)和对应的第一泵浦注入臂(5-2)连接；每个双端输出激光振荡器(4)的后向输出光纤(4-9)和对应的第二泵浦注入臂(6-2)连接；/n所述第一信号输入臂(5-1)与传能光纤熔接；所述第一泵浦信号输出臂(5-3)与所述激光谐振腔的一端连接；所述激光谐振腔的另一端与所述第二信号输入臂(6-1)连接；所述第二泵浦信号输出臂(6-3)、包层光滤除器(7)和光纤端帽(8)依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双端输出振荡器的级联泵浦光纤激光器，其特征在于，所述级联泵浦光纤激光器包括激光谐振腔、前向泵浦信号合束器(5)、后向泵浦信号合束器(6)、包层光滤除器(7)、光纤端帽(8)和至少2个双端输出激光振荡器(4)；
所述前向泵浦信号合束器(5)包括一条第一信号输入臂(5-1)、第一泵浦信号输出臂(5-3)和多条第一泵浦注入臂(5-2)；所述后向泵浦信号合束器(6)包括一条第二信号输入臂(6-1)、第二泵浦信号输出臂(6-3)和多条第二泵浦注入臂(6-2)；
每个双端输出激光振荡器(4)的前向输出光纤(4-10)和对应的第一泵浦注入臂(5-2)连接；每个双端输出激光振荡器(4)的后向输出光纤(4-9)和对应的第二泵浦注入臂(6-2)连接；
所述第一信号输入臂(5-1)与传能光纤熔接；所述第一泵浦信号输出臂(5-3)与所述激光谐振腔的一端连接；所述激光谐振腔的另一端与所述第二信号输入臂(6-1)连接；所述第二泵浦信号输出臂(6-3)、包层光滤除器(7)和光纤端帽(8)依次连接。


2.根据权利要求1所述的级联泵浦光纤激光器，其特征在于，所述激光谐振腔包括高反射光纤光栅(2)、增益光纤(1)和低反射光纤光栅(3)；
所述前向泵浦信号合束器(5)、高反射光纤光栅(2)、增益光纤(1)、低反射光纤光栅(3)和后向泵浦信号合束器(6)通过传能光纤依次连接。


3.根据权利要求2所述的级联泵浦光纤激光器，其特征在于，所述激光谐振腔包括高反射光纤光栅(2)、增益光纤(1)和低反射光纤光栅(3)；
所述高反射光纤光栅(2)、前向泵浦信号合束器(5)、增益光纤(1)、后向泵浦信号合束器(6)和低反射光纤光栅(3)依次连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：王小林，周朴，张汉伟，奚小明，史尘，杨保来，韩凯，王泽锋，许晓军，司磊，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43