本发明专利技术披露了一种光纤激光器，该光纤激光器包括单模或低阶模包层泵浦光纤激光振荡器或前置放大器（１），适合于导引多横模的包层泵浦光纤激光功率放大器（２），其中，来自振荡器或前置放大器的输出通过模混合装置（３，４）而施加至功率放大器。与振荡器或前置放大器相比，激光功率放大器具有较大的纤芯和包层直径，因而使得可以应用较低亮度的泵浦源。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤激光器本专利技术涉及光纤激光器。具体地说，本专利技术涉及包层泵浦(包层抽运，cladding pumped )光纤激光器。该激光器可以是连续波 (CW)激光器或脉冲激光器。激光器用于包括诸如切割、焊接、钻孔等的材料处理(材料加 工)的各种各样的应用中。更近期，光纤激光器已得到发展，其中已将活性激光元素(active lasing element)引入到光纤本身的纤芯 (core)中并且通过光纤包层引入产生激光作用(laser action )所必 需的泵浦装置。通过由内包层和外包层形成的波导而应用泵浦能量 (pumping energy)(通常为光)，而光纤的纤芯用"^如稀土元素的 激光元素掺杂(dope)。当包层泵浦光的射线横穿纤芯时，该泵浦 光^皮纤芯中的活性元素(active element)吸收。通过在用激光活性 铁(稀土元素)掺杂的光纤的任一端(either end)处的两种折射率 光才册反射器(布4立才各光4册)来限定激光4展荡器。US 4,807,805描述 了这样的光栅及其制造方法。因此，这样的光纤的关4建要素(element)是泵浦源(抽运源， pump source )、泵浦耦合以及包层泵浦光纤。可替换地，可以通过 使用诸如半导体激光二极管或其它光纤激光器的种子源(seed source )作为输入并使用该种子源来为 一 系列光纤》史大器4是供种子 (播种，seed)而形成光纤激光器。这种类型的高功率光纤激光器可用于材料处理以及还用于电 信中。至今，高功率包层泵浦光纤激光器已集中在光纤增益介质的 单横模操作(single-transverse-mode operation )上。这具有以下优点，即激光(器)可以具有非常好的光束质量。然而，这种配置(方案，scheme)存在以下缺点，即，由于单4黄才臭操作所需的光纤纤芯的小 直径，因此需要非常高亮度的泵浦源(通常为半导体激光器)。本专利技术起因于试图提供一种改善的包层泵浦光纤激光器以及 一种克服以上局限性的光纤激光器。根据本专利技术，提供了一种光纤激光器，该光纤激光器包括用于 输出激光束信号的单模或低阶模(low-order mode)激光振荡器或 前置》文大器；适合于导引由有源光纤(活性光纤，active fibre)形 成的多横模的功率放大器，其中该有源光纤具有纤芯和限定用于激 光信号的波导的内包层，以及限定用于泵浦能量的波导的外包层； 其中，功率放大器的纤芯和内包层的直径基本上大于振荡器或前置 》丈大器的纤芯和内包层的直径。使用较大直径的功率放大器使得能够使用较低亮度的泵浦源 (在当时被现有技术的光纤激光器所要求的)并同时能够获得所需 的总泵浦功率。振荡器或前置放大器通常由较低功率的泵浦源抽运 (泵浦，pump )。在另一方面，本专利技术提供了一种光纤激光器，该光纤激光器包 括光纤耦合的半导体激光二极管，用于输出激光束信号的单模或低 阶模激光前置放大器装置；功率放大器，该功率放大器包括具有纤 芯和限定用于激光信号的波导的内包层以及限定用于泵浦能量的 波导的外包层的包层泵浦光纤，其中功率放大器的纤芯和内包层的 直径分別基本上大于前置放大器的纤芯和内包层的直径。优选地，在单模或低阶模光纤与多模放大器之间提供(设置) 才莫混合光纤(mode-mixing optical fiber)的中间部分，以确4呆为了效率而在放大器中提供(fill)大多数或所有可能的模同时确保具有 可重复性能。在正向方向上，模混合光纤具有填充多模光纤的孔(孔径，aperture)的作用，这可有利于多才莫力文大器的性能。在反向方向上， 任何由功率放大器的方向进入模混合光纤中的光也将被再分配以 填充(弥漫)冲莫混合光纤的孔(孑L径，aperture )。本专利技术进一步提供了 一种光纤激光器，该光纤激光器包括单模 或低阶模包层泵浦光纤激光振荡器或前置放大器，以及适合于导引 多横模的包层泵浦光纤激光功率放大器，其中，来自振荡器或前置 放大器的输出通过模混合装置而施加至(应用于)功率放大器。优选地，在功率放大器前面提供有包层模消除器(cladding mode stripper )。该才莫混合光纤优选地具有一种纤芯，该纤芯具有非圓形的(例 如有刻面的(faceted),如六角形的)横截面以促使(引发)模混合。 可替换地，模混合光纤装置可以具有圓形纤芯并具有一个或多个扭 转(twist)或折弯(弯曲，bend)以促使^t混合，或者可以具有用 于促使模混合的其他方式(means )。当然，可以将折弯与非圓形纤 芯结合。包层模消除器可以包括通常与模混合光纤共轴并沿模混合光 纤长度的一部分安装的毛细管，并且该包层模消除器的一端相对于 毛细管的纟从轴，页在牛。主4展荡器或前置力文大器的内包层可以具有非圓形4黄截面。目前，可获得的单模和低阶模光纤具有的内包层直径在约为125-400 效米的范围内。相应的纤芯直径在约4-30孩i米的范围内。为制造中功率激光器(mid-power laser) (250-1000 W )，这些传统的光纤要求一定水平的泵浦亮度。实质地，亮度=功率/(面积 x (NA2)),其中，NA是波导的凄t值才喿作(凄史字有效量，numerical operative )。可以获得成本显著4交j氐的泵浦源，其具有4氐约四4咅的亮 度。内包层横截面面积增加4倍将可容纳这种泵浦源-或包层直径增 加2倍达到约800孩t米或稍大。因此，多才莫;故大器的纤芯和包层两 者增大至基本上大于目前用于这种应用的光纤的尺寸，使得能够使 用较低亮度的泵浦源同时保持优选的泵浦吸收。根据本专利技术，在另一方面提供了一种光纤激光器，该光纤激光 器包括用于输出激光束信号的单模或低阶模激光振荡器或前置放 大器以及导引多横模的功率放大器，其中功率放大器的数值孔径 (numerical aperture )大于振荡器或前置方文大器的数值孔径。现在，将参照附图，仅以举例的方式，对本专利技术的具体实施方 式进行描述，在附图中附图说明图1 (a)示出了包层泵浦激光器的配置；图1 (b)示出了沿A-A的横剖面；图1 (c)示出了沿B-B的4黄剖面；图2示出了主振荡器；图3示出了主振荡器的一种可替换的具体实施方式； 图4示出了又一种可^^换的具体实施方式；图5示出了包层模消除器；图6示出了功率》丈大器的第一具体实施方式；图7示出了功率放大器的第二具体实施方式；图8示出了功率放大器的第三具体实施方式；图9示出了丈容禺虫光纟f泵浦合束器(fused fibre pump combiner );图10示出了在区域20中合束器的横剖面；图11示出了熔融光纤泵浦合束器沿D-D的;f黄剖面；图12 (a)示出了多模泵浦传输光纤的横剖面；图12 (b)示出了熔融泵浦合束器中(通常在中央的)载信号 光纤的横剖面；图13 (a)示出了用调制半导体激光二极管提供种子(播种， seed)的光纤激光器；图 13 (b)示出了单冲莫有源力丈大光纤(single-mode active amplifying fibre )的沿E-E的横剖面；图13 (c)示出了单模或低阶模放大光纤的沿F-F的横剖面；图14示出了单才莫种子二才及管(single-mo本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤激光器，所述光纤激光器包括单模或低阶模包层泵浦光纤激光振荡器或前置放大器，以及适合于导引多横模的包层泵浦光纤激光功率放大器，其中，来自所述振荡器或前置放大器的输出通过模混合装置而施加至所述功率放大器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡刘易斯，
申请(专利权)人：GSI集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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