【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器。
技术介绍
1、随着光纤激光器技术的不断的成熟，光纤激光器以其高电光效率、高光束质量、高稳定性、高长期可靠性、体积小等优势，已逐渐被广泛应用于各工业领域。不同的工业加工领域对激光输出光斑能量分布、输出光束质量、光斑大小、发散角等具有不同的需求。其中，厚板切割、焊接、激光清洗、薄膜切割等应用方法需要输出激光具有一个平顶的能量分布，以避免常规高斯模式激光因能量分布集中所带来的切割效果差、焊接火花大、基材表面损伤或者清洗不均、局部热效应等问题。为了实现激光光斑平顶能量分布输出，目前主要通过以下的几种方法(1)衍射元件；(2)非球面透镜光束整形；(3)光纤激光输出端传能光纤扰模；(4)多激光模块光纤合束。对于衍射元件，光学元件制作难度大、光路插入损耗大，效率为约90％。对于非球面透镜光束整形，整形透镜需要特殊设计且透镜制作难度大，成本高。对于光纤激光输出端传能光纤扰模，对高功率输出端扰模，易引起光纤功率负载大，即风险大、长期可靠性低。对于多模块激光合束，相对于本专利，多光纤模块合束光学结构较为复杂，信号激光合束器的引入也一定程度的增加了器件失效的风险。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，克服了现有技术的不足，设计合理。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤
4、优选地，激光剥离器的输入纤与光纤放大器泵浦增益光纤输出端进行熔接，激光剥离器的输出纤与激光输出器输入端进行熔接。
5、优选地，光纤模式匹配器的输入纤优选地为无源少模光纤，光纤模式匹配器的输出纤为无源多模光纤。
6、优选地，种子源光纤光栅包括高反光栅hr和低反光栅lr，种子源泵浦用激光合束器的输出侧连接种子源光纤光栅的高反光栅hr；种子源有源光纤将种子光通过种子源光纤光栅的低反光栅输出。
7、优选地，基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器采用全光纤结构，种子源有源光纤采用掺杂镱离子的有源光纤。
8、优选地，光纤放大器泵浦增益光纤采用光纤放大器泵浦增益一体化光纤，其包括有源纤、泵浦纤、涂敷层三部分，其有源纤位于中间，多根泵浦纤沿周向围绕在有源纤的包层外，涂覆层包覆在多根泵浦纤的外围，泵浦增益一体化光纤的有源纤的纤芯为稀土镱离子掺杂纤芯；泵浦增益一体化光纤的有源纤的包层直径为八边形结构，泵浦纤为8根，一根泵浦纤都对应八边形的一条边，8根泵浦纤均匀的设置在八边形外。
9、优选地，种子源泵浦源采用多只光纤耦合输出激光二极管组成，种子源泵浦源中每只激光二极管的输出功率均大于等于300w。
10、优选地，种子源泵浦源用激光合束器的信号输入纤和信号输出纤都采用规格为20/400/0.065的光纤；种子源泵浦源用激光合束器的泵浦输入纤规格为220/242/0.22，泵浦纤与种子源泵浦源的6只泵浦依次进行熔接，信号输入纤切8°角悬置。
11、优选地，光纤模式匹配器的输入纤的规格为20/400/0.065；光纤模式匹配器的输出纤规格为50/400/0.15，光纤模式匹配器的模场匹配性可实现两种光纤的激光模式匹配传输。
12、优选地，种子源泵浦源用激光合束器采用(6+1)合束器。
13、本专利技术提供了一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器。其可为获得平顶能量分布高功率光纤激光提供一种有效技术方案。
14、本专利技术的有益效果是：
15、1、本专利技术提供了一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，采用光纤混模器，将具有高斯能量分布特性的低功率种子源输出激光激光模式进行主动控制，将高斯能量部分转化为平顶分布激光后，再注入放大器中进行放大，最终实现平顶能量分布高功率激光放大输出，该结构为全光纤结构，具有无外置光学元件插损引入、光学结构简单、高结构稳定性、单纤输出等优点。此外，相对于高斯能量分布激光放大，其能量被平顶化，峰值功率可被降低，其被放大输出激光在拉曼抑制上更具有优势。
16、2、基于种子源输出模式的主动控制实现平顶激光的功率放大。
17、3、本专利技术全光纤结构，单纤输出、光路插损较小、结构简单且稳定。
18、4、专利技术人希望可以同时实现纤芯折射率扰动和包层折射率扰动，因此，专利技术人想到可以采用利用紫外光对纤芯进行紫外光照射，同时利用紫外光对包层靠近纤芯的部分进行深度刻蚀。可以同时引起对光混模影响最大的区域的折射率扰动，同时使得光纤不会轻易的损坏。
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1.一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，包括种子源泵浦源，种子源泵浦源用激光合束器，种子源光纤光栅，种子源有源光纤，光纤模式匹配器，光纤混模器，光纤放大器泵浦源，光纤放大器泵浦增益光纤，激光剥离器，激光输出器，其特征在于：种子源泵浦源输出的泵浦光通过种子源泵浦源用激光合束器耦合进入种子源有源光纤，种子源有源光纤的输出光输入光纤模式匹配器，光纤模式匹配器的第二侧连接光纤混模器的第一侧，光纤混模器的第二侧连接光纤放大器泵浦增益光纤的输入侧，光纤放大器泵浦增益光纤的输出侧连接激光剥离器的第一侧，激光剥离器的第二侧连接输出器；光纤混模器能将光纤内部具有高斯能量分布特性的部分基模激光转换为多种高阶模式，从而实现基模和多种高阶模式共同在光纤中混合传输。
2.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，激光剥离器的输入纤与光纤放大器泵浦增益光纤输出端进行熔接，激光剥离器的输出纤与激光输出器输入端进行熔接。
3.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，光纤模式匹配器的输入纤为无源少模光纤，光纤模式匹配器的输
4.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，种子源光纤光栅包括高反光栅HR和低反光栅LR，种子源泵浦用激光合束器的输出侧连接种子源光纤光栅的高反光栅HR；种子源有源光纤将种子光通过种子源光纤光栅的低反光栅输出。
5.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器采用全光纤结构，种子源有源光纤采用掺杂镱离子的有源光纤。
6.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，光纤放大器泵浦增益光纤采用光纤放大器泵浦增益一体化光纤，其包括有源纤、泵浦纤、涂敷层三部分，其有源纤位于中间，多根泵浦纤沿周向围绕在有源纤的包层外，涂覆层包覆在多根泵浦纤的外围，泵浦增益一体化光纤的有源纤的纤芯为稀土镱离子掺杂纤芯；泵浦增益一体化光纤的有源纤的包层直径为八边形结构，泵浦纤为8根，一根泵浦纤都对应八边形的一条边，8根泵浦纤均匀的设置在八边形外。
7.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，种子源泵浦源采用多只光纤耦合输出激光二极管组成，种子源泵浦源中每只激光二极管的输出功率均大于等于300W。
8.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，种子源泵浦源用激光合束器的信号输入纤和信号输出纤都采用规格为20/400/0.065的光纤；种子源泵浦源用激光合束器的泵浦输入纤规格为220/242/0.22，泵浦纤与种子源泵浦源的6只泵浦依次进行熔接，信号输入纤切8°角悬置。
9.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，光纤模式匹配器的输入纤的规格为20/400/0.065；光纤模式匹配器的输出纤规格为50/400/0.15，光纤模式匹配器的模场匹配性可实现两种光纤的激光模式匹配传输。
10.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，种子源泵浦源用激光合束器采用(6+1)合束器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，包括种子源泵浦源，种子源泵浦源用激光合束器，种子源光纤光栅，种子源有源光纤，光纤模式匹配器，光纤混模器，光纤放大器泵浦源，光纤放大器泵浦增益光纤，激光剥离器，激光输出器，其特征在于：种子源泵浦源输出的泵浦光通过种子源泵浦源用激光合束器耦合进入种子源有源光纤，种子源有源光纤的输出光输入光纤模式匹配器，光纤模式匹配器的第二侧连接光纤混模器的第一侧，光纤混模器的第二侧连接光纤放大器泵浦增益光纤的输入侧，光纤放大器泵浦增益光纤的输出侧连接激光剥离器的第一侧，激光剥离器的第二侧连接输出器；光纤混模器能将光纤内部具有高斯能量分布特性的部分基模激光转换为多种高阶模式，从而实现基模和多种高阶模式共同在光纤中混合传输。
2.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，激光剥离器的输入纤与光纤放大器泵浦增益光纤输出端进行熔接，激光剥离器的输出纤与激光输出器输入端进行熔接。
3.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，光纤模式匹配器的输入纤为无源少模光纤，光纤模式匹配器的输出纤为无源多模光纤。
4.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，种子源光纤光栅包括高反光栅hr和低反光栅lr，种子源泵浦用激光合束器的输出侧连接种子源光纤光栅的高反光栅hr；种子源有源光纤将种子光通过种子源光纤光栅的低反光栅输出。
5.根据权利要求1的基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激光器，基于光纤混模器的平顶能量分布输出高功率光纤激...
【专利技术属性】
技术研发人员：王燕档，张先明，刘进辉，丁建武，
申请(专利权)人：南通极瓦特激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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