扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法。其中所述扰模器包括基板、X轴挤压板、Y轴挤压板；其中所述基板用于固定光纤；所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板上用于挤压光纤的凸起点在所述光纤的纵向方向上交错分布，分别用于从X轴方向和Y轴方向对所述光纤进行挤压；调节所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光。本发明专利技术的扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法通过在X轴和Y轴两个方向上同时对光纤给相同挤压量，使X轴和Y轴两个方向上激光的发散角相同，避免造成较大差异，保证最后调整后的输出激光的光束质量满足要求。的光束质量满足要求。的光束质量满足要求。

【技术实现步骤摘要】
扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及光纤激光器领域，具体地，涉及扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法。

技术介绍

[0002]由于光纤激光器具有光束质量高、成本低、转换效率高、稳定性好、体积小、兼容性强、寿命长和散热快等优点，如今光纤激光器行业已经进入发展的快车道，应用的领域也越来越多。
[0003]光纤激光器的光学性能直接决定了其应用效果。而对于工业加工领域，根据加工板材种类、厚度，以及选择的工艺，对光纤激光器的光束质量有不同的要求。
[0004]在早先的技术方案里，光纤激光器一旦生产完成，其光束质量是固定不能变化的。近年来，有人提出在光纤激光器中设置扰模器，通过挤压光纤，打破光纤传输激光的模式平衡，增强模间耦合作用，控制能量的传递和变换，达到调节激光光束质量的效果，最终输出理想光束质量的激光。
[0005]例如，现有技术CN 216817083 U公开了一种扰模器，底座、挤压块和驱动结构，所述底座具有沿第一方向延伸的第一挤压面，所述挤压块具有第二挤压面，所述第一挤压面和所述第二挤压面用于挤压所述光纤且为相互吻合的凹凸面，所述驱动结构被配置为能够驱动所述挤压块沿第二方向移动，以使所述第二挤压面靠近所述第一挤压面；所述第一方向垂直于所述第二方向。该扰模器，通过设置驱动结构驱动挤压块沿第二方向做直线运动，而使得第二挤压面能够靠近第一挤压面，从而挤压光纤。
[0006]又例如，现有专利技术CN 112542760 A公开了一种光束质量可调的光纤激光器及输出可调激光的方法，包括：激光光源、传能光纤、光束质量控制模块驱动源和光束质量控制模块；光束质量控制模块包括：扰模器和推动器；扰模器安装在推动器的活动端，激光光源与传能光纤连通，传能光纤安装在扰模器中，光束质量控制模块与推动器电性连接，以根据光束质量控制模块驱动源调整推动器，使推动器控制扰模器对传能光纤进行挤压。
[0007]但是从现有的技术方案看，存在以下问题：
[0008]1、采用单向挤压，造成激光X轴方向和Y轴方向上的发散角差异过大，最后输出的激光的能量分布椭圆度、均匀性的状态较差；
[0009]2、常规双包层光纤长期使用过程中由于第二包层光能量较高，与其接触的涂覆层容易被损坏，导致光纤失效的风险；
[0010]3、扰模后没有滤除机制，会导致包层光增多，影响输出光束质量。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法，通过在X轴和Y轴两个方向上同时对光纤给相同挤压量，使X轴和Y轴两个方向上激光的发散角相同，避免造成较大差异，保证最后调整后的输出激光的光束质量满足要求，能量分布椭圆度、均
匀性处于较理想的状态；在激光器生产中，建立X轴和Y轴挤压板位移量与调整后的输出激光的光束质量的对应关系，并将其写入到上位机中，在上位机输入需要的光束质量值，就会下发对应位移量指令到X轴和Y轴挤压板块，从而有效实现光束质量的在线连续可调。
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种扰模器，其特征在于，所述扰模器包括基板、X轴挤压板、Y轴挤压板；其中
[0013]所述基板用于固定光纤；
[0014]所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板用于挤压光纤的凸起点在所述光纤的纵向方向上交错分布，分别用于从X轴方向和Y轴方向对所述光纤进行挤压；
[0015]调节所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了一种具有所述的扰模器的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器包括：
[0017]激光光源，其用于提供原始输出激光；
[0018]光纤，其用于传输所述光纤激光器中的激光；
[0019]所述扰模器；
[0020]上位机，其用于控制所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光；
[0021]包层光滤除器，其用于滤除扰模后的激光中的包层光，获得调整后的输出激光；
[0022]输出头，其用于输出激光。
[0023]第三方面，本专利技术还提供了一种扰模控制方法，其特征在于，所述方法包括：
[0024]固定光纤；
[0025]在所述光纤的纵向方向上的交错位置分别从X轴方向和Y轴方向对所述光纤进行挤压；
[0026]调节所述X轴方向和所述Y轴方向对所述光纤的挤压量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光。
[0027]第四方面，本专利技术还提供了一种光纤激光器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
[0028]提供原始输出激光；
[0029]传输所述光纤激光器中的激光；
[0030]所述扰模控制方法；
[0031]滤除扰模后的激光中的包层光，获得调整后的输出激光；
[0032]输出激光。
[0033]本专利技术提供的扰模器和具有该扰模器的光纤激光器及其控制方法：第一，通过在X轴和Y轴两个方向上同时对光纤给相同挤压量，使X轴和Y轴两个方向上激光的发散角相同，避免造成较大差异，保证最后调整后的输出激光的光束质量满足要求，能量分布椭圆度、均匀性处于较理想的状态；第二，在激光器生产中，建立X轴和Y轴挤压板位移量与调整后的输出激光的光束质量的对应关系，并将其写入到上位机中，在上位机输入需要的光束质量值，就会下发对应位移量指令到X轴和Y轴挤压板块，从而有效实现光束质量的在线连续可调；第三，通过绕纤盘和包层光滤除器把扰模器激发的纤芯光中的杂散光和包层光滤除掉；第
四，如图1右侧所示，将光纤设置为三包层结构，与图1左侧所示的常规的双包层光纤(纤芯和第二包层为纯石英层，第一包层为掺氟层)相比，在第二包层纯石英层外增加了第三包层掺氟层，三包层结构的光纤能够允许更大功率的包层光存在，经过扰模器后，可能会有能量耦合到包层，对于常规的双包层光纤，第二包层外就是涂覆层，能够承受的功率有限，三包层光纤能够有效的解决此问题。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是现有技术以及本专利技术实施例提供的光纤横截面示意图；
[0036]图2是本专利技术实施例提供的扰模器的结构示意图；
[0037]图3是本专利技术实施例提供的具有所述扰模器的光纤激光器的结构示意图；
[0038]图4是本专利技术实施例提供的扰模控制方法流程图；
[0039]图5是本专利技术实施例提供的具有所述扰模器的光纤激光器的控制方法流程图；
[0040]图6a和图6b是现有技术一维挤压后和本专利技术实施例提供的二维挤压后的X轴和Y轴激光发散角效果图。
具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扰模器，其特征在于，所述扰模器包括基板、X轴挤压板、Y轴挤压板；其中所述基板用于固定光纤；所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板上用于挤压光纤的凸起点在所述光纤的纵向方向上交错分布，分别用于从X轴方向和Y轴方向对所述光纤进行挤压；调节所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光。2.根据权利要求1所述的扰模器，其特征在于，所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量实时相同。3.根据权利要求1或2所述的扰模器，其特征在于，所述光束质量采用BPP(光束参量乘积)表征。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的扰模器，其特征在于，所述扰模器还包括上位机，其用于控制所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量，以调节原始输出激光的光束质量，获得调整后的输出激光，所述上位机包括存储模块，其用于存储特定光纤参数和特定原始输出激光BPP下的所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量与所述调整后的输出激光BPP的对应关系，根据所述对应关系基于所需调整后的输出激光BPP查找对应的所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量。5.根据权利要求4所述的扰模器，其特征在于，所述对应关系通过以下方法获得：利用BPP测量设备测量原始输出激光BPP；在所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板分别从X轴方向和Y轴方向对所述光纤进行挤压的过程中利用所述BPP测量设备测量调整后的输出激光BPP，并记录相应所述X轴挤压板和所述Y轴挤压板的位移量；将光纤参数、所述原始输出激光BPP、所述调整后的输出激光BPP以及与其对应的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦锦，刘广柏，严超，李骁军，
申请(专利权)人：上海飞博激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：