长脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种长脉冲光纤激光器。该长脉冲光纤激光器包括：沿光束传输方向依次放置的泵浦源激光、耦合聚焦单元、第一光纤布拉格光栅、介质光纤和第二光纤布拉格光栅；其中，所述第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅分别光刻在所述介质光纤的纤芯两端。本发明专利技术与现有光纤激光技术相比，直接采用长脉冲灯泵固体激光器为泵浦源，实现光纤激光器长脉冲、高平均功率、高峰值功率的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤激光技木。具体地说，本专利技术涉及长脉冲光纤激光器。背景技木随着科学技术的不断发展，激光技术也日益发展、且发展迅速。激光技术已深入到人们生活的方方面面，被广泛应用到科学研究、国防军エ、空间光通信、医疗卫生、生物エ程、エ业制造和娱乐等各个领域。按照工作物质划分，激光器大致分为气体激光器、染料激光器、半导体激光器、固体激光器和光纤激光器。光纤激光器以其紧凑性好、重量轻、寿命高、波长多样性、光束质量好、品种多样性、免维护、传输方便等优点，日益受到终端用户的青睐。作为激光领域的后起 之秀，光纤激光器正在逐步取代或已经取代某些传统固体激光器和其它种类的激光器。单模单包层光纤一般应用在光通讯行业，无法应用到大功率光纤激光器中。大功率光纤激光器一般都采用单模双包层光纤。单模双包层掺杂光纤又被称为“亮度转换器”，即，多模泵浦光被耦合聚焦进入到单模双包层掺杂光纤的内包层里，激光在单模双包层掺杂光纤的单模纤芯里振荡、放大，最后输出光束质量好的单模激光。传统固体激光器一般采用独立的透镜单元作前后镜，需要经常清洗前后镜和调整光路。光纤激光器如果也采用独立的透镜单元为前后镜，必然会给光纤激光器在使用过程中的维护带来不便。为了实现光纤激光器“免维护”，光纤激光器一般采用一对光纤布拉格光栅作为光纤激光器的前后镜。在现有的长脉冲光纤激光技术中，采用连续激光二极管泵浦和使用脉冲信号发生器来调制激光二极管而获得长脉冲输出。该技术的光纤激光器成本高，平均输出功率不够高，而且其峰值功率仍然不够高，仅为1-3千瓦，打孔深度浅，仅仅应用于超薄板的切割和焊接上。现有的长脉冲光纤激光仍然无法满足较厚板的切割和焊接的要求。因此有必要在现有固体激光技术和光纤激光技术的基础上，设计ー种较低成本、高平均输出功率、高峰值功率的长脉冲光纤激光器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种较低成本、高平均输出功率、高峰值功率的长脉冲光纤激光器。为了实现上述目的，本专利技术的长脉冲光纤激光器包括沿光束传输方向依次放置的泵浦源激光、稱合聚焦单兀、第一光纤布拉格光栅、介质光纤和第二光纤布拉格光栅；其中，所述第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅分别光刻在所述介质光纤的纤芯两端。进ー步地，所述耦合聚焦单元为单片透镜或透镜组，所述单片透镜或透镜组的两个通光面上镀有高透过率的介质膜。进ー步地，所述泵浦源激光包括激光棒、泵浦灯、由全反镜和半反镜构成的谐振腔、聚焦腔，所述激光棒、泵浦灯相互平行且放置在所述全反镜、半反镜之间，所述激光棒、泵浦灯套设在聚焦腔内。进ー步地，所述的激光棒为掺Nd3+的激光棒。进ー步地，所述的激光棒工作介质为YAG晶体。进ー步地,所述的泵浦灯为氣灯。进ー步地，所述的泵浦源激光的脉冲宽度为十微秒-毫秒量级。进ー步地，所述的介质光纤还包括套设在所述纤芯外的内包层、套设在内包层外的外包层。进ー步地，所述的介质光纤为掺镱双包层单模光纤。 进ー步地，所述的双包层单模光纤选自偏心结构双包层光纤、D型内包层的双包层光纤、椭圆内包层的双包层光纤或矩形内包层的双包层光纤中的ー种。进ー步地，所述的D型内包层的双包层光纤，纤芯直径为5微米、数值孔径为0. 15，内包层直径为74微米、数值孔径为0. 22。进ー步地，所述的长脉冲光纤激光器的脉冲宽度为十微秒-毫秒量级。本专利技术的长脉冲光纤激光器与现有技术相比，采用长脉冲灯泵固体激光器为泵浦源，满足了光纤激光器对长脉冲、高平均输出功率和高峰值功率的要求，同时还降低了长脉冲光纤激光器的成本。采用单模双包层光纤，输出光束质量接近衍射极限的激光。采用ー对光纤布拉格光栅作为光纤激光器的前后镜，实现了光纤激光器“免维护”。附图说明图I是本专利技术的长脉冲光纤激光器的结构示意图。图2是本专利技术一实施例中泵浦源激光的简化示意图。图3是本专利技术一实施例中双包层光纤结构示意图。图4是本专利技术另ー实施例中双包层光纤内的光纤布拉格光栅的结构示意图。标号说明I :泵浦源激光2 :耦合聚焦单元3 :介质光纤4 :第一光纤布拉格光栅5 :第二光纤布拉格光栅11 :激光棒12 :泵浦灯13 :全反镜14 :半反镜21 :纤芯22:内包层23 :外包层具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进ー步详细说明。图I表示的是本专利技术长脉冲光纤激光器的结构示意图。本专利技术提供的长脉冲光纤激光器包括沿光束传输方向依次放置的泵浦源激光I、耦合聚焦単元2、第一光纤布拉格光栅4、介质光纤3和第二光纤布拉格光栅5 ;其中,所述第一光纤布拉格光栅4和第二光纤布拉格光栅5分别光刻在所述介质光纤3的纤芯两端。更详细地说，本专利技术的所述泵浦源激光I为灯泵固体激光器，所述灯泵固体激光器为输出脉宽十微秒-毫秒量级、峰值功率可达10千瓦的长脉冲固体激光，作为长脉冲光纤激光器的泵浦源；所述耦合聚焦单元2为单片透镜或透镜组，所述耦合聚焦单元2用于耦合聚焦泵浦源激光I的光束进入介质光纤3 ;所述介质光纤3为长脉冲光纤激光器的工作介质；所述第一光纤布拉格光栅4光刻在所述介质光纤3的一端(靠近稱合聚焦单兀2的一端)的纤芯上；所述第二光纤布拉格光栅5光刻在所述介质光纤3的另一端(远离耦合聚焦单元2的一端)的纤芯上。 所述长脉冲的泵浦源激光I经耦合聚焦单元2被耦合聚焦进入介质光纤3，且被介质光纤3吸收；所述介质光纤3的所掺杂的稀土元素发生粒子数反转和能级跃迁，激光辐射在第一光纤布拉格光栅4和第二光纤布拉格光栅5之间往复振荡、放大；最终，长脉冲光纤激光器的激光由所述第二光纤布拉格光栅5 f禹合输出，且输出波长为1080-1160纳米,脉冲宽度为十微秒-毫秒量级，峰值功率可到达10千瓦左右。所述单片透镜或透镜组的两个通光面上镀有高透过率的介质膜，所述介质膜可减少反射损耗，具体在本专利技术中，所述介质膜为对1064纳米高透过率的介质膜。图2表示的是泵浦源激光的简化示意图。所述泵浦源激光I包括激光棒11、泵浦灯12、由全反镜13、半反镜14构成的谐振腔、聚焦腔(图中未示出)，所述激光棒11、泵浦灯12相互平行且放置在所述全反镜13、半反镜14之间，所述激光棒11、泵浦灯12套设在聚焦腔内；所述灯泵固体激光器，激光棒11的稀土元素吸收泵浦灯12的泵浦光能，发生粒子数反转和能级跃迁，激光辐射在全反镜13和半反镜14之间往复振荡，最后由半反镜14耦合输出。泵浦源激光I的脉冲宽度为十微秒-毫秒量级，峰值功率可到达10千瓦左右。在本专利技术ー实施例中，所述激光棒11采用掺Nd3+的激光棒。本专利技术的灯泵固体激光器的激光棒11采用Nd3+、Yb3+、Er3+、Tm3+、Ho3+等稀土元素；一方面，稀土元素Er3+、Tm3+、Ho3+发射的波长相比Nd3+和Yb3+发射的波长要长，由于激光波长越长，物质对该激光的吸收系数越小，不利于对激光波长的吸收，且エ业应用很少采用Er3+、Tm3+、Ho3+稀土元素；另一方面，稀土元素Yb3+对泵浦灯12发射的长带宽发射光谱的吸收较低，导致灯泵固体激光器的光-光转换效率低下。因此，本专利技术的所述激光棒11优选米用掺Nd3+的激光棒。在本专利技术ー实施例中，所述灯泵固体激光器的激光棒11的工作介质采用YAG、KGff, YLF, YAP等晶体。本专利技术的所述激光棒11的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长脉冲光纤激光器，其特征在于，所述长脉冲光纤激光器包括：沿光束传输方向依次放置的泵浦源激光、耦合聚焦单元、第一光纤布拉格光栅、介质光纤和第二光纤布拉格光栅；其中，所述第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅分别光刻在所述介质光纤的纤芯两端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余勤跃，扈金富，
申请(专利权)人：温州泛波激光有限公司，
类型：发明
国别省市：