光纤激光器制造技术

本申请属于光纤激光技术领域，具体涉及一种光纤激光器，包括：信号源、泵浦源、增益介质和谐振腔；所述增益介质包括n段不同吸收系数的有源光纤；其中，有源光纤的长度根据所述泵浦源总功率、输出光谱中非线性光谱的强度及每段有源光纤的吸收系数确定。本申请通过使用多段不同吸收系数的有源光纤来解决在光纤激光器中吸收不均匀从而导致的光纤发热不均匀的问题，通过降低局部光纤的温度来提升TMI效应的阈值，以简便、低成本的方式避免了因光纤温度升高导致的非线性拉曼效应和TMI效应的发生。生。生。

【技术实现步骤摘要】
光纤激光器


[0001]本申请属于光纤激光
，具体涉及一种光纤激光器。

技术介绍

[0002]激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金和机械制造等多个领域。
[0003]光纤激光器是激光加工过程中最为关键的器件，其中的光纤由于是具有波导结构的高功率有源介质，因而能够产生衍射极限光束。有源光纤中，热量沿径向分散，使得光纤激光器可以在很高的热负荷下运转，产生极高的平均功率。
[0004]光纤激光器中光纤温度的升高会引起光纤折射率的变化，从而产生非线性拉曼效应和横模不稳定(Transverse mode instability, TMI)）效应，成为目前影响光纤激光器实现高功率、高亮度输出的两大障碍。这里TMI是指随着平均功率的增加，有源光纤的热负荷急剧上升，平均功率超过某一阈值后，光纤激光的光束质量和稳定性会突然降低。
[0005]为了避免对激光性能的有害影响，现有技术通常通过外部散热的方式来降低光纤温度，此方式虽然能够避免光纤的热效应发生，但是却提高了系统的复杂度和设备成本。
[0006]因此，如何通过简便、低成本的方式避免因光纤温度升高导致的非线性拉曼效应和TMI效应，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]（一）要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种光纤激光器。
[0008]（二）技术方案为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种光纤激光器，包括信号源、泵浦源、增益介质和谐振腔；所述增益介质包括n段不同吸收系数的有源光纤；其中，有源光纤的长度根据所述泵浦源总功率、输出光谱中非线性光谱的强度及每段有源光纤的吸收系数确定。
[0009]可选地，有源光纤的长度的确定方法，包括：根据所述泵浦源总功率和输出光谱中非线性光谱的强度确定有源光纤总损耗值Q；选取不同吸收系数的有源光纤，并确定每段有源光纤的长度，使有源光纤的总损耗满足以下公式:其中，k
n
为第n段有源光纤的长度，m
n
为第n段有源光纤的吸收系数。
[0010]可选地，所述泵浦源为单向泵浦源或双向泵浦源；
当所述泵浦源为单向泵浦源时，n段有源光纤的吸收系数逐渐增大；当所述泵浦源为双向泵浦源时，若n为偶数，则从第1段有源光纤到第n/2段有源光纤的吸收系数逐渐升高，从第n/2+1到第n段有源光纤吸收系数逐渐降低；若n为奇数，则从第1段有源光纤到第（n+1）/2段有源光纤的吸收系数逐渐升高，从第（n+1）/2+1到第n段有源光纤吸收系数逐渐降低。
[0011]可选地，所述增益介质还包括1段作为种子级光纤的有源光纤，n段不同吸收系数的有源光纤作为放大级光纤对所述种子级光纤的信号进行放大；可选地，所述种子级光纤和所述放大级光纤的包层直径一致，所述放大级光纤的纤芯直径大于等于所述种子级光纤的纤芯直径，且每个放大级光纤的纤芯直径相同或者逐渐变大；所述种子级光纤的吸收系数小于任一放大级光纤的吸收系数，且种子级光纤的功率占总功率的范围为8%
‑
12%。
[0012]可选地，所述泵浦源为带尾纤输出的半导体激光器，输出波长为915nm和/或976nm。
[0013]可选地，当输出波长为915nm时，所述预设损耗值为15 dB，有源光纤总长度为10米。
[0014]可选地，所述信号源为红光半导体激光器，所述谐振腔包括高反光栅和低反光栅。
[0015]可选地，所述光纤激光器还包括包层光滤除器和激光输出头。
[0016]（三）有益效果本申请的有益效果是：本申请提出了一种光纤激光器，包括：信号源、泵浦源、增益介质和谐振腔；所述增益介质包括n段不同吸收系数的有源光纤；其中，有源光纤的长度根据所述泵浦源总功率、输出光谱中非线性光谱的强度及每段有源光纤的吸收系数确定。本申请通过使用多段不同吸收系数的有源光纤来解决在光纤激光器中吸收不均匀从而导致的光纤发热不均匀的问题，通过降低局部光纤的温度来提升TMI效应的阈值，以简便、低成本的方式避免了因光纤温度升高导致的非线性拉曼效应和TMI效应的发生。
附图说明
[0017]本申请借助于以下附图进行描述：图1为本申请实施例一提供的一种光纤激光器的结构示意图；图2为本申请实施例二提供的一种光纤激光器的结构示意图；图3为本申请实施例三提供的一种光纤激光器的结构示意图；图4为本申请实施例四提供的一种光纤激光器的结构示意图；图5为本申请实施例四提供的另一种光纤激光器的结构示意图；图6为本申请实施例五提供的一种光纤激光器的结构示意图。
[0018]附图标记：1、信号源；2、泵浦源；3、泵浦合束器；4、高反光栅； 5、增益介质；6、低反光栅；7、包层光滤除器；8、激光输出头；9、反向泵浦合束器；10、反向泵浦源；11、种子级；12、放大级；13、种子级正向合束器；14、放大级正向合束器；15、放大级反向合束器；16、种子级反向合束器；51、第一段有源光纤；52、第二段有源光纤。
具体实施方式
[0019]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0020]实施例一图1为本申请实施例一提供的一种光纤激光器的结构示意图，如图1所示，包括：信号源1、泵浦源2、增益介质5和谐振腔；增益介质5包括n段不同吸收系数的有源光纤；其中，有源光纤的长度根据所述泵浦源2总功率、输出光谱中非线性光谱的强度及每段有源光纤的吸收系数确定。
[0021]本申请通过使用多段不同吸收系数的有源光纤来解决在光纤激光器中吸收不均匀的问题，同时也解决了光纤发热不均匀的问题，通过降低局部光纤的温度来提升TMI效应的阈值，使得激光器的输出功率更高。
[0022]为了更好地理解本专利技术，以下对本实施例中的各部分进行展开说明。
[0023]本实施例中，信号源1为红光半导体激光器，红光半导体激光器为红光波长范围是625~740nm之间带尾纤的半导体激光器，输出光纤为（芯/包尺寸）4/125μm或者9/125μm，输出功率范围为10mW~100mW。
[0024]本实施例中，泵浦源2为一个或多个。泵浦源2为光纤激光器提供高功率、高亮度的泵浦光。泵浦源2为带尾纤输出的半导体激光器，波长为915nm或者976nm或者915nm与976nm双波长输出的泵源，输出尾纤直径为105/125nm或者135/155nm或者200/220nm或者220/242nm。
[0025]本实施例中，光纤激光器还包括泵浦合束器3，其能够将多个泵源的激光耦合入光纤，实现更高功率的泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤激光器，其特征在于，包括信号源、泵浦源、增益介质和谐振腔；所述增益介质包括n段不同吸收系数的有源光纤；其中，有源光纤的长度根据所述泵浦源总功率、输出光谱中非线性光谱的强度及每段有源光纤的吸收系数确定。2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，有源光纤的长度的确定方法，包括：根据所述泵浦源总功率和输出光谱中非线性光谱的强度确定有源光纤总损耗值Q；选取不同吸收系数的有源光纤，并确定每段有源光纤的长度，使有源光纤的总损耗满足以下公式：其中，k
n
为第n段有源光纤的长度，m
n
为第n段有源光纤的吸收系数。3.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源为单向泵浦源或双向泵浦源；当所述泵浦源为单向泵浦源时，n段有源光纤的吸收系数逐渐增大；当所述泵浦源为双向泵浦源时，若n为偶数，则从第1段有源光纤到第n/2段有源光纤的吸收系数逐渐升高，从第n/2+1到第n段有源光纤吸收系数逐渐降低；若n为奇数，则从第1段有源光纤到第（n+1）/2段有源光纤的吸收系数逐渐升高，从第（n+1）/2+1到第n段有源光纤吸收系数逐渐降低。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鹏辉，牛满钝，严杰，赵明明，陈志，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：