【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤激光器，更具体地，涉及一种高功率光纤激光器及使用方法。
技术介绍
1、高功率、窄线宽光纤激光器作为高功率激光领域重要的组成部分，其具有优良的光束质量、极窄的线宽、较高的光功率密度诸多优点。随着激光应用的不断拓宽及相关产业的快速发展，对高功率、窄线宽光纤激光器提出了更高要求，功率水平需进一步提高，线宽进一步窄化，光束质量进一步提高，但随之而来的是光纤非线性效应、模式不稳定效应、光束质量劣化、无法长距离传输等问题，严重制约了光纤激光器功率水平的进一步提高。针对此问题，各国学者提出特种光纤、模式控制、信号调制等诸多解决方案。
2、公开号为cn218828398u的中国专利公开了一种双包层增益光纤级联的全光纤激光器，包括：泵浦源，及沿激光正向传输的方向依次连接的高反光纤光栅、合束器、第一双包层增益光纤、低反光纤光栅、第二双包层增益光纤，所述泵浦源的泵浦输出端与所述合束器的泵浦输入端连接，所述第一双包层增益光纤、第二双包层增益光纤的纤芯的直径为20～30μm，内包层的等效直径为125～155μm，所述第一双包层增益光纤的长度为0.5～1m，所述第二双包层增益光纤的长度为4～6m。采用增益光纤级联，可提高泵浦光的吸收率、减小非线性效应，及通过所述第二双包层增益光纤对谐振腔内产生的激光进行功率放大，以获取大功率激光。
3、但公开号为cn218828398u的中国专利，仍然面临着非线性效应和模式不稳定效应不能同时实现有效抑制、控制系统繁琐复杂、调试过程冗长、无法有效实现光束质量的良好控制等诸多问题。针对
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种高功率光纤激光器及使用方法，在种子源以及放大器中进行多次泵浦，增加信号光的输出功率，将双包层增益手性螺旋光纤、单包层无源手性螺旋光纤和反谐振空心光纤合成使用，构建出新型的光纤激光器结构，实现实芯-空芯光纤之间熔接损耗的降低，保证了其耦合效率，最终实现在相同线宽的情况下提供更高功率、更长距离、更好光束质量、无非线性效应的光纤激光传输。
2、为实现以上目的，按照本专利技术的第一方面，提供一种高功率光纤激光器，包括：
3、泵浦源；
4、种子源，所述种子源包括第一增益光纤、设于所述第一增益光纤的输入端的低反光纤光栅以及设于所述第一增益光纤输出端的高反光纤光栅；
5、设于所述种子源输出端的放大器，所述放大器包括设于所述种子源输出端的第二增益光纤、设于所述第二增益光纤输出端的无源光纤以及设于所述无源光纤输出端的反谐振空心光纤；
6、以及合束器，在所述种子源以及放大器中进行多次泵浦，增加信号光的输出功率，实现在相同线宽的情况下提供更高功率、更长距离、更好光束质量、无非线性效应的光纤激光传输。
7、进一步地，所述第二增益光纤为双包层手性螺旋光纤，包括：
8、第一纤芯，所述第一纤芯为稀土掺杂纤芯，直径为20-40um。
9、进一步地，所述第二增益光纤还包括：
10、包覆于所述第一纤芯外周的内包层，所述内包层折射率低于所述第一纤芯，有效直径为250-400um。
11、进一步地，所述第二增益光纤还包括：
12、包覆于所述内包层外周的外包层，所述外包层为低折射率涂覆层。
13、进一步地，所述第二增益光纤还包括：
14、涂覆与所述外包层外周的第一涂覆层。
15、进一步地，所述无源光纤为单包层手性螺旋光纤，包括：
16、第二纤芯，所述第二纤芯直径为20-40um。
17、进一步地，所述无源光纤包括包覆于所述第二纤芯外周的单包层，所述单包层由折射率高于所述第二纤芯的材料制成，有效直径为250-400um。
18、进一步地，所述无源光纤包括涂覆于单包层外周的第二涂覆层，所述第二涂覆层为高折射率涂覆层。
19、进一步地，所述反谐振空心光纤为反谐振空心光纤，无实体传输介质，表面涂覆有第三涂覆层。
20、进一步地，所述低反光纤光栅输入端与高反光纤光栅输出端均连接有所述合束器；
21、所述低反光纤光栅输入端合束器与泵浦源的泵浦输出端相连接；
22、所述高反光纤光栅输出端合束器与泵浦源的泵浦输出端相连接。
23、进一步地，所述第二增益光纤输入端与种子源输出端之间还连接有合束器，该合束器输入端还连接有泵浦源。
24、按照本专利技术实施例的第二方面，提供一种高功率光纤激光器的使用方法，包括：
25、s100、由种子源输入端注入信号光，同时种子源中的泵浦源对其输入泵浦，多路泵浦光经合束器耦合至激光器的光纤中，共同作用于第一增益光纤，并通过低反光纤光栅与高反光纤光栅，获得高功率、窄线宽的信号光输出；
26、s200、种子源输出的激光进入第二增益光纤中，放大器中的泵浦源对其输入泵浦，多路泵浦光经合束器耦合至第二增益光纤，共同作用于第二增益光纤，再次对信号光进行增益放大，同时进行模式筛选；
27、s300、第二增益光纤输出信号光进入无源光纤，剥除信号光中的泵浦光以及部分高阶模，输出质量不大于1.3的、功率为3.5-6.2kw、线宽小于0.1nm的信号光；
28、s400、无源光纤输出的信号光进入反谐振空心光纤，抑制高功率激光所带来的非线性效应，进一步滤除高阶模，抑制模式不稳定效应，输出光束质量不大于1.5、功率为3.5-6kw的信号光。
29、进一步地，所述步骤s200中，泵浦源输出的泵浦光波长为915-1018nm中的多种组合，所述泵浦源采用单端泵浦或双端泵浦。
30、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
31、1.本专利技术的一种高功率光纤激光器，在种子源以及放大器中进行多次泵浦，增加信号光的输出功率，且将双包层增益手性螺旋光纤、单包层无源手性螺旋光纤和反谐振空心光纤合成使用，构建出新型的光纤激光器结构，实现实芯-空芯光纤之间熔接损耗的降低，保证了其耦合效率，最终实现在相同线宽的情况下提供更高功率、更长距离、更好光束质量、无非线性效应的光纤激光传输。
32、2.本专利技术的第二增益光纤，加入内外包层后，光纤的整体截面面积变大，有利于泵浦光耦合进掺杂光纤的内包层中，且内包层的折射率和外包层不同，使得泵浦光能在内包层和外包层之间产生全反射，从而保证光束质量好的单模激光输出。于纤芯中掺杂稀土离子，提高光纤的包括折射率和吸收系数在内的光学性能，稀土元素与光纤材料中的原子发生相互作用，改变光纤的光学性质，实现更好的光信号传输和控制，且实现对光信号的放大和激光振荡。
33、3.本专利技术的无源光纤，在传输过程中通过所述第二纤芯与单包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高功率光纤激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）包括：
3.根据权利要求2所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
4.根据权利要求3所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
5.根据权利要求4所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括：
7.根据权利要求6所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括包覆于所述第二纤芯（51）外周的单包层（52），所述单包层（52）由折射率高于所述第二纤芯（51）的材料制成，有效直径为250-400um。
8.根据权利要求7所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括涂覆于单包层（52）外周的第二涂覆层（53），所述第二涂覆层（53）为高折射率涂覆层。
9.根据
10.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述低反光纤光栅（2）输入端与高反光纤光栅（3）输出端均连接有所述合束器（8）；
11.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）输入端与种子源输出端之间还连接有合束器（8），该合束器（8）输入端还连接有泵浦源（7）。
12.一种如权利要求1-11中任一项所述的一种高功率光纤激光器的使用方法，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的一种高功率光纤激光器的使用方法，其特征在于，所述步骤S200中，泵浦源（7）输出的泵浦光波长为915-1018nm中的多种组合，所述泵浦源（7）采用单端泵浦或双端泵浦。
...【技术特征摘要】
1.一种高功率光纤激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）包括：
3.根据权利要求2所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
4.根据权利要求3所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
5.根据权利要求4所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述第二增益光纤（4）还包括：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括：
7.根据权利要求6所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括包覆于所述第二纤芯（51）外周的单包层（52），所述单包层（52）由折射率高于所述第二纤芯（51）的材料制成，有效直径为250-400um。
8.根据权利要求7所述的一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤（5）包括涂覆于单包层（5...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑保罗，雷敏，胡金萌，刘厚康，武春风，李强，姜永亮，王牧，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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