一种基于光纤激光器的回返光测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及激光技术领域，提供了一种基于光纤激光器的回返光的测试系统及方法，其中，所述测试系统包括：依次连接的（N+1）

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤激光器的回返光测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光
，特别是涉及一种基于光纤激光器的回返光测试系统及方法。

技术介绍

[0002]工业连续光纤激光器的主要应用便是进行激光焊接、激光切割、激光熔覆、激光淬火等材料加工，可以利用汇聚之后的高能激光束进行非接触的加工以实现材料的去除、连接、强化和表面改性等，具有加工速度快、热影响区小、可以加工脆硬材料、残余应力少、节能环保等优势。相对于传统的气体和固定激光器，光纤激光器的能耗少、光束质量好、可以实现柔性传输、体积小重量轻，具有不可比拟的优势。然而高功率光纤激光器在进行高反射率材料加工和工艺应用时，会有一部分激光反向传输回到光学光路系统中，对光学元器件、连接点、弯曲部位、高温部位等产生较大的影响，导致温度升高、激光泄露、元器件寿命下降、甚至烧毁光学光路系统等；正向传输与反向传输的激光还可能在某些条件下发生干涉效应，从而大大增加非线性效应、模式不稳定效应与光学放电效应等，进而造成激光功率的短期不稳定已经长期功率下降。因此，加工回返光对于高功率光纤激光器的安全稳定工作构成了致命威胁，如何减少回返光、控制回返光、预警回返光、提高抗回光能力、降低回返光对于高功率光纤激光器光路系统的影响就显得十分重要，诸如专利CN202021458491.1和CN202011536337.6就提出了抗回光能力降低回返光影响的激光器。
[0003]但是减少回返光、控制回返光、预警回返光、提高抗回光能力、减少回返光影响的前提是准确和完整的测试不同加工条件下实际返回光学光路系统中的回返光功率，只有知晓回返光功率大小才能更好的处理和控制回返光。诸如专利CN202121590385.3、CN201721298890.4、和CN201911134996.4提出了一些利用光电探测器和控制电路来监测回返光的方法，但是这些方法并不能准确和完整的测量出返回至光路系统中真实和完整回返光的绝对量大小，只是基于有回返光时光电信号的增强判断出有回返光，并不知道回返光的功率到底有多少、纤芯和包层中的功率成分到底如何，不同的加工方式到底会产生多少的实际回返光能量以及回返光功率与激光加工功率的定量关系。专利CN202110030943.9可以模拟的测试回返光功率大小，但是其模拟测试的是回返至激光芯片的回返光与激光芯片的工作性能关系，并不能定量测试出实际加工时回返至光学光路系统中的总回返光功率大小。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术实施例提出了一种基于光纤激光器的回返光测试系统及方法，可用于定性和定量的测量在不同的加工参数、加工方法、加工材料的条件下，返回至光纤激光器的光路系统中的回返光功率大小、回返光在包层和纤芯中的分光比例、及确定光纤激光器加工时输出的激光功率与总回返光功率的关系。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于光纤激光器的回返光测试系统，包括：至
少一泵浦源、(N+1)
×
1型的正向泵浦合束器、谐振腔、侧面耦合合束器、激光输出模块，所述泵浦源与所述正向泵浦合束器的泵浦输入端连接，所述正向泵浦合束器的输出端与所述谐振腔的输入端连接，所述谐振腔的输出端与所述侧面耦合合束器的输出端连接，所述侧面耦合合束器的输出端与所述激光输出模块的输入端连接；其中，所述正向泵浦合束器的输入端设有第一激光功率计，所述正向泵浦合束器的一泵浦输入端与所述第二激光功率计连接，所述侧面耦合合束器的一侧面泵浦光纤与所述第三激光功率计连接。
[0006]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于光纤激光器的回返光测试方法，包括步骤：
[0007]S11、单独对(N+1)
×
1型的正向泵浦合束器进行第一模拟回返光测试，以获取所述正向泵浦合束器的输入光纤及泵浦输入光纤分别对所述第一模拟回返光的第一分光比例系数γ1，及第二分光比例系数γ2；
[0008]S12、单独对侧面耦合合束器进行第二模拟回返光测试，以获取侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤对于第二模拟回返光的第三分光比例系数γ3；
[0009]S13、将所述正向泵浦合束器及侧面耦合合束器置于基于光纤激光器的回返光测试系统中，以构建标准光纤激光器；
[0010]S14、驱动所述标准光纤激光器发射激光，并获取所述标准光纤激光器的输出激光功率P0对其输入电流I0的比例关系β；
[0011]S15、将所述标准光纤激光器应用于加工平台中，调节所述标准光纤激光器的加工参数，并监测实际分别通过正向泵浦合束器的第一实际回返光，通过侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤的第二实际回返光，及所述标准光纤激光器加工过程中的工作输出电流I
测
，以获取总回返光系数γ
总
、纤芯的回返光系数γ
芯
、包层的回返光系数γ
包
；
[0012]S16、将标准光纤激光器替换成实际加工的光纤激光器，按照步骤S15中所述的加工参数控制所述实际加工的光纤激光器输出激光，以获取实际加工的光纤激光器的总回返光功率P
总回
、纤芯的回返光功率P
芯回
和包层的回返光功率P
包回
。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术提供了一种基于光纤激光器的回返光测试系统，包括：至少一泵浦源、正向泵浦合束器、谐振腔、侧面耦合合束器、激光输出模块，所述泵浦源与所述正向泵浦合束器的泵浦输入端连接，所述正向泵浦合束器的输出端与所述谐振腔的输入端连接，所述谐振腔的输出端与所述侧面耦合合束器的输出端连接，所述侧面耦合合束器的输出端与所述激光输出模块的输入端连接；其中，所述正向泵浦合束器的输入端设有第一激光功率计，所述正向泵浦合束器的一泵浦输入端与所述第二激光功率计连接，所述侧面耦合合束器的一侧面泵浦光纤与所述第三激光功率计连接。相较于现有技术，本专利技术提供的回返光测试系统可用于定性和定量的测量在不同的加工参数、加工方法、加工材料的条件下，返回至光纤激光器的光路系统中的回返光功率大小、回返光在包层和纤芯中的分光比例、及确定光纤激光器加工时输出的激光功率与总回返光功率的关系；并为后续监控、处理回返光以提高所述光纤激光器的抗回光能力，提供基础的数据支撑。
[0015]此外，本专利技术还提供了一种基于光纤激光器的回返光测试方法，采用上述回返光测试系统测试，可区分纤芯和包层的回返光，及可测量实际的回返功率的大小，精准度高。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1本专利技术实施例提供的基于光纤激光器的回返光测试系统的结构框图；
[0018]图2本专利技术实施例提供的基于光纤激光器的回返光测试系统的结构图；
[0019]图3本专利技术实施例提供的基于光纤激光器的回返光测试方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤激光器的回返光测试系统，其特征在于，包括：至少一泵浦源、(N+1)
×
1型的正向泵浦合束器、谐振腔、侧面耦合合束器、激光输出模块，所述泵浦源与所述正向泵浦合束器的泵浦输入端连接，所述正向泵浦合束器的输出端与所述谐振腔的输入端连接，所述谐振腔的输出端与所述侧面耦合合束器的输出端连接，所述侧面耦合合束器的输出端与所述激光输出模块的输入端连接；其中，所述正向泵浦合束器的输入端设有第一激光功率计，所述正向泵浦合束器的一泵浦输入端与所述第二激光功率计连接，所述侧面耦合合束器的一侧面泵浦光纤与所述第三激光功率计连接。2.如权利要求1所述的基于光纤激光器的回返光测试系统，其特征在于，还包括：包层光剥除器和第四激光功率计，所述包层光剥除器的输入端与所述谐振腔的输出端连接，所述包层光剥除器的输出端与所述侧面耦合合束器的输入端连接，所述第四激光功率计与所述激光输出模块的输出端连接，所述激光输出模块为激光输出头。3.一种基于光纤激光器的回返光测试方法，其特征在于，包括步骤：S11、单独对(N+1)
×
1型的正向泵浦合束器进行第一模拟回返光测试，以获取所述正向泵浦合束器的输入光纤及泵浦输入光纤分别对所述第一模拟回返光的第一分光比例系数γ1，及第二分光比例系数γ2；S12、单独对侧面耦合合束器进行第二模拟回返光测试，以获取侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤对于第二模拟回返光的第三分光比例系数γ3；S13、将所述正向泵浦合束器及侧面耦合合束器置于基于光纤激光器的回返光测试系统中，以构建标准光纤激光器；S14、驱动所述标准光纤激光器发射激光，并获取所述标准光纤激光器的输出激光功率P0对其输入电流I0的比例关系β；S15、将所述标准光纤激光器应用于加工平台中，调节所述标准光纤激光器的加工参数，并监测实际分别通过正向泵浦合束器的第一实际回返光，通过侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤的第二实际回返光，及所述标准光纤激光器加工过程中的工作输出电流I
测
，以获取总回返光系数γ
总
、纤芯的回返光系数γ
芯
、包层的回返光系数γ
包
；S16、将标准光纤激光器替换成实际加工的光纤激光器，按照步骤S15中所述的加工参数控制所述实际加工的光纤激光器输出激光，以获取实际加工的光纤激光器的总回返光功率P
总回
、纤芯的回返光功率P
芯回
和包层的回返光功率P
包回
。4.如权利要求3所述的基于光纤激光器的回返光测试方法，其特征在于，所述步骤S11具体为：对所述正向泵浦合束器的输出光纤中反向输入第一模拟回返光，并通过第一激光功率计测量从泵浦合束器的输入光纤返回的第一输出模拟回返光的功率P1，及通过第二激光功率计测量从泵浦合束器的泵浦输入光纤返回的第二输出模拟回返光的功率P2，以获取所述正向泵浦合束器的输入光纤及泵浦输入光纤分别对所述第一模拟回返光的第一分光比例系数γ1，及第二分光比例系数γ2。5.如权利要求4所述的基于光纤激光器的回返光测试方法，其特征在于，所述步骤S12具体为：通过从所述侧面耦合合束器的输出光纤中反向输入第二模拟回返光，并通过第三激光功率计测量从侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤返回的第三输出模拟回返光的功率P3，以获取所述侧面耦合合束器的侧面泵浦光纤对于第二模拟回返光的第三分光比例系数
γ3。6.如权利要求5所述的基于光纤激光器的回返光测试方法，其特征在于，所述步骤S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕张勇，师腾飞，杨正友，樊鹏，陆启发，党建堂，蒋峰，
申请(专利权)人：苏州创鑫激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：