抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器及其制造方法技术

本申请抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器包括半导体泵浦源、有源光纤，所述半导体泵浦源与所述有源光纤相连接，所述的光纤激光器还包括至少一对分别设置在所述有源光纤输入侧和输出侧的第一光栅，以及设置在所述有源光纤输出侧的至少一个倾斜光栅，所述第一光栅和所述倾斜光栅中的至少一个通过刻写方式设置在所述有源光纤上。所述抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器方法，根据预设激光功率和照射时间调节激光源，在所述有源光纤待刻写光栅处刻写所述一对第一光栅、至少一个倾斜光栅中至少一个光栅。本申请基于有源光纤刻写不同功能的光纤光栅，不仅可以进一步减少激光器的熔接点，减少熔接损耗，使激光器更加紧凑，提高激光器效率，同时还可以抑制受激拉曼散射效应。

【技术实现步骤摘要】
抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器及其制造方法
本申请涉及激光装置，尤其涉及一种抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器及其制造方法。
技术介绍
光纤激光器相较于传统固体激光器具有光光转换效率高、光束质量好、结构紧凑、散热性能好等优点。随着光纤激光技术的发展以及配套光纤器件的成熟，光纤激光器的输出功率越来越高。高功率光纤激光器已被广泛地应用于金属切割、焊接、熔覆、国防、科研等领域。受激拉曼散射效应是目前限制光纤激光器功率进一步提升的主要因素之一。因此，在高功率光纤激光器领域，提升激光器的效率，抑制受激拉曼散射效应是目前研究的热点课题之一。在光纤激光器中，连续波受激拉曼散射的阈值可以通过以下公式进行计算：其中，Aeff为光纤的有效模场面积，gR(Ω)为光纤的拉曼增益系数，Leff为光纤的有效长度。从上述公式可以看出，提高光纤的有效模场面积Aeff或者减少光纤的有效长度Leff均可以有效的提高受激拉曼散射效应的阈值，从而达到抑制受激拉曼散射效应的目的。提高光纤的有效模场面积Aeff有两种常用的方法：一、直接增大光纤纤芯直径。但是，随着纤芯直径的增大，激光器难以保持单模输出，光束质量会逐渐变差。二、采用特殊结构的光纤。如，光子晶体光纤(PhotonicCrystalFiber，PCF)。减少光纤的有效长度Leff常用的方法：适当提高有源光纤的掺杂浓度，在保证有源光纤充分吸收泵浦光的同时缩短有源光纤的长度。除了上述直接提高受激拉曼散射阈值的方法，还可以利用光谱控制技术滤除受激拉曼散射光谱。如，采用倾斜光纤光栅(TiltedFiberBraggGrating，TFBG)进行光谱滤波。目前常见的方案为：在有源光纤的两端熔接光栅对从而形成谐振腔，并在谐振腔内或者谐振腔外熔接倾斜光栅TFBG滤除受激拉曼散射光谱。每个器件之间均通过熔接的方式连接起来。但是，光纤激光器中的光纤熔接点越多，不仅会引入更高的光纤熔接损耗，还会影响激光器整体的输出效率。另外，引入的光纤器件数量越多，器件的尾纤的越长，也会降低激光器的受激拉曼散射阈值。基于目前所存在的问题和局限，提供一种可以有效提高受激拉曼散射效应的阈值，抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器实为必要。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种可以有效提高受激拉曼散射效应的阈值，抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器及其制造方法。为实现上述目的，本申请提供一种抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器，其包括：半导体泵浦源LD、有源光纤，所述半导体泵浦源与所述有源光纤相连接，所述的光纤激光器还包括至少一对分别设置在所述有源光纤输入侧和输出侧的第一光栅，以及设置在所述有源光纤输出侧的至少一个倾斜光栅，所述第一光栅和所述倾斜光栅中的至少一个通过刻写方式设置在所述有源光纤上。本申请所提供的光纤激光器，其中的有源光纤上刻写有光栅，可以刻写一个或一个以上光栅在所述有源光纤上，减少了熔接点，同时所述的光纤激光器设有倾斜光栅TFBG，在减少激光器熔接点损耗的同时抑制高功率激光器中常见的受激拉曼散射效应。所述有源光纤上所刻写的光栅可以是普通光栅，也可以将所述倾斜光栅刻写在所述有源光纤上。其中，所述半导体泵浦源与所述有源光纤相连接，可以是直接连接，也可以是半导体泵浦源输出端通过无源光纤与所述有源光纤相连接。具体的，一些实施例中设有多个泵浦源，所述多个泵浦源经过合束器后，合束器输出端由无源光纤与所述有源光纤相熔接。一些实施方式中，所述至少一对第一光栅包括高反光栅HR-FBG和低反光栅LR-FBG，所述高反光栅和所述低反光栅组成光栅对作为谐振腔的输入和输出腔镜，所述高反光栅和/或所述低反光栅刻写在所述有源光纤上，也就是所述高反光栅和所述低反光栅任意一个刻写在所述有源光纤上，或者所述高反光栅和所述低反光栅刻写在所述有源光纤上。在这些实施方式中，所述倾斜光栅可以同时刻写在所述有源光纤上，也可以通过熔接方式连接所述倾斜光栅。具体的实施方式中，所述高反光栅刻写在所述有源光纤输入侧，和/或所述低反光栅刻写在所述有源光纤输出侧。具体一些实施方式中，所述高反光栅刻写在所述有源光纤距输入端5～30cm处，和/或所述低反光栅刻写在所述有源光纤距输出端5～30m处。所述刻写具体位置还可根据实际需要调整，并不局限于所述数值范围处。在一些实施方式中，所述高反光栅和所述低反光栅刻写在所述有源光纤上，同时所述有源光纤上还刻写有至少一个倾斜光栅。具体的，根据需要可以将多个所述倾斜光栅刻写在所述有源光纤上。具体一些实施方式中，所述高反光栅刻写在所述有源光纤距输入端5～30cm处，所述低反光栅刻写在所述有源光纤距输出端10～30cm处，所述倾斜光栅刻写在所述有源光纤距输出端5～20cm处。所述刻写具体位置还可根据实际需要调整，并不局限于所述数值范围。具体实施方式中，所述半导体泵浦源LD的数量有多个，所述的光纤激光器还包括合束器，多个所述半导体泵浦源的输出激光通过所述合束器合束在一起。具体实施方式中，所述有源光纤输出端还连接有传输光纤或光纤端帽。所述半导体泵浦源LD、刻写有光栅的有源光纤、传输光纤或光纤端帽通过光纤熔接的方法连接一起。一些实施方式中，所述有缘光纤为掺镱光纤、掺镨光纤、掺铒光纤、掺铥光纤、掺钬光纤中任一种。本申请还提供一种制造本申请所述抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器的制造方法，其包括：提供相连接的半导体泵浦源和有源光纤，在所述有源光纤输入侧和输出侧设置一对第一光栅，在所述有源光纤输出侧设置至少一个倾斜光栅，将准直后的激光经过平凸柱面透镜和相位掩模板后，聚焦至所述有源光纤待刻写光栅处；根据预设激光功率和照射时间调节激光源，在所述有源光纤待刻写光栅处刻写所述一对第一光栅、至少一个倾斜光栅中至少一个光栅。所述激光源可以采用飞秒激光或准分子激光等用于刻写光纤光栅的光源。一些实施方式中，所述刻写方式还包括：将测试光源与有源光纤输入端相接，光谱仪与所述有源光纤输出端相接；在刻写光栅过程中，通过测试光源进行在线监测及配合光谱仪调节所述激光。一些实施方式中，通过调节多维光纤调整架使衍射光斑与有源光纤重合。一些实施方式中，在所述有源光纤上刻写高反光栅，和/或低反光栅，和/或倾斜光栅。具体的一些实施方式中，在所述有源光纤输入侧刻写高反光栅，和/或在所述有源光纤输出侧刻写低反光栅，和/或在所述有源光栅输出侧刻写倾斜光栅。具体的，除了所述通过刻写设置的光栅，具体实施例中的其他光栅也可以通过刻写或熔接方式设置在所述有源光纤上。有益效果：区别于现有技术的情况，本申请基于有源光纤刻写光纤光栅，不仅可以进一步减少激光器的熔接点，减少熔接损耗，使激光器更加紧凑，提高激光器效率，同时还可以抑制受激拉曼散射效应。可以刻写一个或一个以上光栅在所述有源光纤上，减少了熔接点，同时所述的光纤激光器设有倾斜光栅TFBG，在减少激光器熔接点损耗的同时抑制高功率激光器中常见的受激拉曼散射效应。所述有源光纤上所刻写的光栅可以是普通光栅，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器，其特征在于，包括：半导体泵浦源、有源光纤，所述半导体泵浦源与所述有源光纤相连接，所述的光纤激光器还包括至少一对分别设置在所述有源光纤输入侧和输出侧的第一光栅，以及设置在所述有源光纤输出侧的至少一个倾斜光栅，所述第一光栅和所述倾斜光栅中的至少一个通过刻写方式设置在所述有源光纤上。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑制受激拉曼散射效应的光纤激光器，其特征在于，包括：半导体泵浦源、有源光纤，所述半导体泵浦源与所述有源光纤相连接，所述的光纤激光器还包括至少一对分别设置在所述有源光纤输入侧和输出侧的第一光栅，以及设置在所述有源光纤输出侧的至少一个倾斜光栅，所述第一光栅和所述倾斜光栅中的至少一个通过刻写方式设置在所述有源光纤上。


2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述至少一对第一光栅包括高反光栅和低反光栅，所述高反光栅和所述低反光栅组成光栅对作为谐振腔的输入和输出腔镜，所述高反光栅和/或所述低反光栅和/或所述倾斜光栅刻写在所述有源光纤上。


3.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅刻写在所述有源光纤输入侧，和/或所述低反光栅刻写在所述有源光纤输出侧。


4.根据权利要求3所述的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅刻写在所述有源光纤距输入端5～30cm处，和/或所述低反光栅刻写在所述有源光纤距输出端5～30cm处。


5.根据权利要求3所述的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅刻写在所述有源光纤距输入端5～30cm处，所述低反光栅刻写在所述有源光纤距输出端10～30cm处，所述倾斜光栅刻写在所述有源光纤距输出端5～20cm处。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰，郑志坚，张松林，
申请(专利权)人：苏州创鑫激光科技有限公司，深圳市创鑫激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32