本发明专利技术公开了一种三级多路主振荡—功率放大相干合成万瓦级光纤激光器，由种子激光源、一级放大模块、6个二级放大模块、36个三级放大模块和相干合成装置组成，所述种子激光源连接所述一级放大模块，所述一级放大模块分别连接所述6个二级放大模块，每个二级放大模块分别连接6个所述三级放大模块，所述36个三级放大模块分别连接所述相干合成装置，由所述种子激光源发出的种子激光依次经过一级放大模块、二级放大模块、三级放大模块、进行多级放大、分束后形成36路激光，该36路激光通过相干合成装置相干合成后输出。本发明专利技术不存在损伤阈值的限制，避免了超高功率激光输出所面临的热效应问题。采用同源种子通过三级分布式放大，再经过相干合成实现万瓦级激光输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光
，具体涉及一种光纤激光器，特别是一种三级多路主振荡一功率放大(MOPA)高功率相干合成万瓦级光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器以其体积小、效率高、稳定性好、光束质量好、易于传输等优点，发展十分迅速，但是目前在超高功率光纤激光器依然有很多瓶颈无法突破，如超高功率激光的产生、传输等都面临因发热而造成器件损毁的难题。在高功率激光器领域多采用组束的方法，在各类组束方法中，主要有三类①非相干组束，组束后的功率不会太高，且光束质量很差，如一种激光功率合成器及采用该合成器的高功率激光器(201010108106. 5)、 多路组束光纤激光器(200710018886. 2)、有源光纤束大功率激光器(200820110100. χ)； ②半耦合式相干组束，合成的光束有一定的相干性，但相干程度一般都不很高，其相干叠加的效果大打折扣，如相位锁定多光束相干叠加光纤激光器(200510016772. 5)、光纤激光组束激光器(200510023475. 3);③光子晶体光纤，目前所做功率较小，且技术尚不完善，如光子晶体光纤激光组束激光器(200620136423. 7)、保偏光子晶体光纤组束激光器 (200910059734. 6)。目前高功率激光的传输，对于几十瓦到百瓦级激光传输通常多采用能量光纤的方式，由于其使用方便，能量损耗小等优势，在工业加工等行业被广泛使用，但在超高功率情况下，特别是千瓦乃至万瓦级的激光传输，因其往往超出能量光纤的损伤阈值，这大大限制了其应用。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种三级多路相干合成光纤激光器，该激光器采用同源种子激光和三级多路功率放大结构，依次经过激光放大、分路、再放大、再分路、三级放大、相干合成，实现多路激光空间相干合成，获得万瓦级超高功率激光输出，同时解决了超高功率激光的传输问题。为了达到上述技术效果，本申请采用如下的技术解决方案一种三级多路主振荡一功率放大相干合成万瓦级光纤激光器，由种子激光源、一级放大模块、6个二级放大模块、36个三级放大模块和相干合成装置组成，所述种子激光源连接所述一级放大模块，所述一级放大模块分别连接所述6个二级放大模块，每个二级放大模块分别连接6个所述三级放大模块，所述36个三级放大模块分别连接所述相干合成装置， 由所述种子激光源发出的种子激光依次经过一级放大模块、二级放大模块、三级放大模块、 进行多级放大、分束后形成36路激光，该36路激光通过相干合成装置相干合成后输出。本专利技术还包括如下其他技术特征所述种子激光源由泵浦源，全反射光纤光栅、主振荡光纤、输出光栅、光隔离器组成；泵浦源的输出端与全反射光纤光栅的输入端相熔接，全反射光纤光栅输出端与放大光纤相熔接，放大光纤与输出光栅熔接，输出光栅与光隔离器熔接。所述所述泵浦源采用波长为976nm带尾纤输出的LD泵浦源，全反射光纤光栅的中心波长为IOSOnm的窄线宽光纤光栅，放大光纤为单模双包层掺镱光纤，输出光栅中心波长为IOSOnm半反射窄线宽光纤光栅。所述一级放大模块包括6个一级泵浦源、一级合束器、一级放大光纤、一级光纤分光器、一级激光功率监测装置及一级PA泵浦功率控制器。光隔离器输出端与一级合束器的信号光输入端熔接，6个一级泵浦源的输出端与一级合束器的6个泵浦光输入端一对一熔接，一级合束器的输出端与一级放大光纤的输入端熔接，一级放大光纤的输出端与一级光纤分光器的输入端熔接，一级光纤分光器有7路输出，一级光纤分光器的1-6路输出分别与 6个二级放大模块一对一相连，一级光纤分光器的第7路输出连接一级功率监测装置，一级功率监测装置的输出端连接一级PA泵浦功率控制器，一级功率控制器连接一级泵浦源。所述一级泵浦源采用波长为976nm带尾纤LD泵浦源，一级合束器采用(6+1) *1合束器，一级放大光纤为双包层掺镱光纤，一级光纤分光器采用1分7光纤分光器，以上元件构成一级放大及激光分束功能。所述6路二级放大模块的结构相同，一级光纤分光器的1-6路输出与6个二级放大模块的二级合束器的信号光输入端一对一熔接；每个二级放大模块包括6个二级泵浦源、二级合束器二级放大光纤、二级光纤分光器、二级激光功率监测装置及二级功率放大泵浦功率控制器；在每个二级放大模块中，6个二级泵浦源的输出端分别与二级合束器的6个泵浦光输入端一对一熔接，二级合束器的输出端与二级放大光纤的输入端熔接，二级放大光纤输出端与二级光纤分光器的输入端熔接，二级光纤分光器有7路输出，二级光纤分光器的1-6路输出分别与6个三级放大模块一对一相连，二级光纤分光器的第7路输出连接二级功率监测装置，二级功率监测装置的输出端连接二级功率控制器，二级功率控制器连接二级泵浦源。所述二级泵浦源为波长为976nm输出功率为40W带IOOum尾纤LD泵浦源，二级合束器采用(6+1) *1合束器，二级放大光纤为20/400um双包层掺镱光纤，二级光纤分光器采用1分7光纤分光器。所述36路三级放大模块的结构相同；每个二级光纤分光器的1-6路输出与6个三级放大模块的三级合束器的信号光输入端一对一熔接；每个三级放大模块包括6个三级泵浦源、三级合束器、三级放大光纤、涂覆光纤和传输光纤；在每个三级放大模块4中，6个三级泵浦源的输出端分别与三级合束器的6个泵浦光输入端一对一熔接，三级合束器的输出端与三级放大光纤的输入端熔接，三级放大光纤与传输光纤通过涂覆光纤连接；传输光纤将激光输出。所述三级泵浦源采用波长为976nm输出功率为100W带200um尾纤LD泵浦源，三级合束器采用(6+1) *1合束器，三级放大光纤采用35/400um双包层掺镱光纤，涂覆光纤采用高折射率涂覆的双包层光纤。所述空间相干合成装置为一个紫铜块，该紫铜块上有36个圆孔，该36个圆孔分6 层排列，每层6个；36路三级放大模块4的传输光纤分别置入空间相干合成装置的36个圆孔中；相邻圆孔所在的直线之间夹角大小满足使36根传输光纤的输出激光在傍轴条件下汇聚于一点，传输光纤之间的间距和夹角根据激光汇聚点的位置调整，所述圆孔孔径大于传输光纤外径。本专利技术所采用的独特的三级多路主振荡一功率放大(MOPA)结构，实现万瓦级超高功率激光的输出、分路传输技术及空间相干合成等多项独特设计，全面解决了目前超高功率激光产生、传输、应用等方面所面临的诸多问题，本专利技术的突出技术特征及优点如下1)种子源与放大部分采用全光纤结构，使得本专利技术的激光器具有很高的可靠性、集成性；相干合成部分采用空间结构，使激光器不存在损伤阈值的限制，避免了超高功率激光输出所面临的热效应问题；采用同源种子通过三级分布式放大，再经过相干合成实现万瓦级激光输出。2)各级放大模块均设置有激光功率监测装置及泵浦功率控制装置，使得整个激光器具有很高的功率稳定性；3)激光种子源采用6/125um双包层有源光纤和窄脉宽光纤光栅，使得激光器具有很好的光束质量——单横模、窄线宽；4)本专利技术采用分布式传输，很好地解决了超高功率传输问题；5)空间激光相干合成装置采用空间结构，设计简洁，加工容易，体积小巧，使用方便， 同时避开了在高功率下光纤损伤阈值的限制，直接将36路同源相干激光通过傍轴汇聚方式进行相干合成，突破了传统的单根光纤传出功率的限本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三级多路主振荡—功率放大相干合成万瓦级光纤激光器，其特征在于，所述激光器由种子激光源（１）、一级放大模块（２）、６个二级放大模块（３）、３６个三级放大模块（４）和相干合成装置（５）组成，所述种子激光源（１）连接所述一级放大模块（２），所述一级放大模块（２）分别连接所述６个二级放大模块（３），每个二级放大模块（３）分别连接６个所述三级放大模块（４），所述３６个三级放大模块（４）分别连接所述相干合成装置（５），由所述种子激光源（１）发出的种子激光依次经过一级放大模块（２）、二级放大模块（３）、三级放大模块（４）进行多级放大、分束后形成３６路激光，该３６路激光通过相干合成装置（５）相干合成后输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯选旗，白晋涛，冯晓强，冯忠耀，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：87
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