一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器制造技术

本发明专利技术揭示了一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其包括主振荡器、第一放大器、第二放大器；所述主振荡器按照光学路径依次包括平面反射镜、第一声光调Q开关、第一激光模块、第二声光调Q开关以及平面输出镜；所述第一放大器包括第二激光模块，所述第二放大器包括第三激光模块；所述第一激光模块、所述第二激光模块以及所述第三激光模块均包括泵浦源、激光晶体；所述泵浦源的波长为808nm或940nm；所述激光器输出的波长包括1030nm、1064nm。本发明专利技术可在大输出功率范围内得到稳定的高光束质量纳秒脉冲激光输出，进而在光纤耦合中得到极高的耦合效率，有利于在实际的激光清洗应用中获得更好的加工效果。

A kilowatt class fiber output nanosecond pulse laser

【技术实现步骤摘要】
一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器
本专利技术属于激光器
，特别是涉及一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器。
技术介绍
激光清洗是一种无污染、高效环保的绿色清洗技术。高功率、纳秒脉冲、光纤耦合输出的激光器是激光清洗应用中的重要光源。声光调Q固体激光器技术是产生这一光源的有效手段。传统固体激光器存在光束质量差，光束质量随泵浦功率提高而严重恶化等问题，严重影响高功率大能量激光耦合进传能光纤的整体效率，在实际应用中效果不佳。因此，有必要提供一种新的千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，可实现大功率调节范围内获得稳定的光效耦合效率，实现千瓦级大能量纳秒脉冲激光的柔性传输；解决因传统激光器光束质量随输出功率提高急剧恶化，进而导致光纤耦合效率低、稳定性差的问题。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其包括主振荡器、第一放大器、第二放大器；所述主振荡器按照光学路径依次包括平面反射镜、第一声光调Q开关、第一激光模块、第二声光调Q开关以及平面输出镜；所述第一放大器包括第二激光模块，所述第二放大器包括第三激光模块；所述第一激光模块、所述第二激光模块以及所述第三激光模块均包括泵浦源、激光晶体；所述泵浦源的波长为808nm或940nm；所述激光器输出的波长包括1030nm、1064nm。进一步的，所述泵浦源短腔多模输出功率为300～500W；满功率下热透镜焦距为100～200mm。进一步的，所述激光晶体为Nd:YAG或Yb:YAG晶体，直径为5～7mm。进一步的，所述平面输出镜的反射率为50％～80％。进一步的，所述平面反射镜距离所述主振荡器中的激光晶体的距离为d1，长度为150～250mm；所述主振荡器中的激光晶体与所述平面输出镜之间的距离为d2，长度为300～500mm。进一步的，所述距离d1为热透镜焦距的1.5～2倍；所述距离d2为热透镜焦距的3～4倍。进一步的，所述平面输出镜到所述第一放大器中的激光晶体的距离为d3，且d3＝d2；所述第一放大器中的激光晶体后端面到所述第二放大器中的激光晶体的前端面的距离为d4，且d4＝2d1。进一步的，所述第一声光调Q开关与所述第二声光调Q开关正交设置，且分别位于所述第一激光模块的两侧。进一步的，还包括光纤耦合模块，所述光纤耦合模块包括聚焦镜片、可实现激光焦点三维位置调节的调焦系统、以及传能光纤；所述传能光纤的芯径为400～800μm。与现有技术相比，本专利技术一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器的有益效果在于：可实现大功率调节范围内获得稳定的光效耦合效率，实现千瓦级大能量纳秒脉冲激光的柔性传输；解决因传统激光器光束质量随输出功率提高急剧恶化，进而导致光纤耦合效率低、稳定性差的问题。具体的，1)本激光器中的主振荡器采用动态稳定腔设计，可以获得在较大动态范围内稳定的高光束质量激光输出；2)本激光器中采用与主振荡器相同的增益和泵浦情况的双级放大器，将主振荡器中光束分布在放大器中进行重现，可实现大动态范围内稳定的高光束质量激光输出；3)本激光器没有复杂的级间光束整形与光路耦合系统，结构简单，成本低，系统可靠性高。【附图说明】图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例实测的光斑轮廓图示意图；图3为本专利技术实施例的光束质量测量数据图；图中数字表示：100千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器；1平面反射镜；2第一声光调Q开关；3第一激光模块；4第二声光调Q开关；5平面输出镜；6第二激光模块；7第三激光模块；8第一反射镜；9第二反射镜；10光纤耦合透镜；11传能光纤。【具体实施方式】实施例：请参照图1，本实施例一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器100，其包括主振荡器、第一放大器、第二放大器以及光纤耦合模块。所述主振荡器按照光学路径依次包括平面反射镜1、第一声光调Q开关2、第一激光模块3、第二声光调Q开关4以及平面输出镜5。所述第一放大器包括第二激光模块6，所述第二放大器包括第三激光模块7。第一激光模块3、第二激光模块6以及第三激光模块7均为侧面泵浦激光模块，且包括泵浦源、激光晶体。所述泵浦源的波长为808nm或940nm，所述泵浦源短腔多模输出功率为300～500W，如300W、400W、500W等，满泵浦功率下激光晶体的热透镜焦距为100～200mm，如100mm、150mm、200mm等。所述激光晶体为Nd:YAG或Yb:YAG晶体。所述激光晶体的直径为5～7mm，如5mm、6mm、7mm等。平面输出镜5的反射率为50％～80％。平面反射镜1距离所述主振荡器中的激光晶体的距离为d1，长度为150～250mm。所述主振荡器中的激光晶体与所述平面输出镜5之间的距离为d2，长度为300～500mm，如300mm、400mm、500mm等。距离d1为激光晶体热透镜焦距的1.5～2倍。距离d2为激光晶体热透镜焦距的3～4倍。所述平面输出镜5到所述第一放大器中的激光晶体的距离为d3，且d3＝d2。所述第一放大器中的激光晶体后端面到所述第二放大器中的激光晶体的前端面的距离为d4，且d4＝2d1。第一声光调Q开关2与第二声光调Q开关4正交设置，且分别位于第一激光模块3的两侧。所述光纤耦合模块包括第一反射镜镜、第二反射镜、光纤耦合透镜、可实现激光焦点三维位置调节的调焦系统以及传能光纤。所述传能光纤的芯径为400～800μm。本实施例激光器100输出激光的波长包括1030nm、1064nm。本实施例中，所述激光模块为808nm半导体激光器加上侧面泵浦Nd:YAG模块，最大泵浦功率下激光热透镜焦距为120mm；平面反射镜1距离主振荡器激光晶体的距离为200mm；主振荡器激光晶体距平面输出镜5的距离为350mm；激光晶体的直径为5mm；平面输出镜5的反射率为70％。两个声光Q开关正交放置于靠近激光晶体的两侧；通过实测主振荡器输出激光参数为：平均功率400W，重复频率10kHz，脉冲宽度70ns；在输出功率100W～400W区间内，光束质量M2保持在20～24之间。本实施例中，平面输出镜5到第一放大器中激光晶体的距离设置为350mm；第一放大器中激光晶体后端面到第二放大器中激光晶体前端面的距离设置为400mm；主振荡器输出的脉冲激光经过两级放大器，输出激光参数为：平均功率1000W，重复频率10kHz，脉冲宽度60ns；在输出功率250～1000W区间内，光束质量M2保持在21～25之间，光斑大小保持较为稳定。图2为典型光斑轮廓图，可以看出，光斑形状较好且中心亮度高。图3为光束质量测量数据图，可以看到，x和y方向的光束质量因子分别为24.7和21.3。第二放大器输出的激光经过所述光纤耦合系统导入所述传能光纤，本实施例中选用的光纤芯径为600μm，整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：其包括主振荡器、第一放大器、第二放大器；所述主振荡器按照光学路径依次包括平面反射镜、第一声光调Q开关、第一激光模块、第二声光调Q开关以及平面输出镜；所述第一放大器包括第二激光模块，所述第二放大器包括第三激光模块；所述第一激光模块、所述第二激光模块以及所述第三激光模块均包括泵浦源、激光晶体；所述泵浦源的波长为808nm或940nm；所述激光器输出的波长包括1030nm、1064nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：其包括主振荡器、第一放大器、第二放大器；所述主振荡器按照光学路径依次包括平面反射镜、第一声光调Q开关、第一激光模块、第二声光调Q开关以及平面输出镜；所述第一放大器包括第二激光模块，所述第二放大器包括第三激光模块；所述第一激光模块、所述第二激光模块以及所述第三激光模块均包括泵浦源、激光晶体；所述泵浦源的波长为808nm或940nm；所述激光器输出的波长包括1030nm、1064nm。


2.如权利要求1所述的千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：所述泵浦源短腔多模输出功率为300～500W；满功率下热透镜焦距为100～200mm。


3.如权利要求1所述的千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：所述激光晶体为Nd:YAG或Yb:YAG晶体，直径为5～7mm。


4.如权利要求1所述的千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：所述平面输出镜的反射率为50％～80％。


5.如权利要求1所述的千瓦级光纤输出纳秒脉冲激光器，其特征在于：所述平面反射镜距离所述主振荡器中的激光晶体的距离为d1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓云轩，
申请(专利权)人：神锋苏州激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32