一種高功率脈衝光纖雷射器的製造方法
2023-06-16 04:08:21
一種高功率脈衝光纖雷射器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及雷射【技術領域】，公開了一種高功率脈衝光纖雷射器，包括多波長脈衝種子光源、光纖放大級和光譜合成輸出系統；所述多波長脈衝種子光源包括依光路設置的泵浦源、泵浦耦合系統、增益光纖陣列、調Q系統和輸出尾纖陣列，所述輸出尾纖陣列分別與光纖放大級連接；所述增益光纖陣列輸入端為WDM光纖頭；所述調Q系統包括第一光纖準直器陣列、光柵對、第二光纖準直器陣列和設於光柵對兩個光柵之間的調Q晶體。本實用新型採用同一調Q晶體對一組不同波長的種子光進行調Q，再對各波長的種子光放大雷射進行合束輸出，獲得功率穩定的高功率脈衝光纖雷射輸出，平均功率高，且結構簡單，易於實現，而且大大減小了調Q開關的尺寸，降低了成本。
【專利說明】
一種高功率脈衝光纖雷射器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射【技術領域】，尤其涉及一種高功率脈衝光纖雷射器。
【背景技術】
[0002]光纖雷射器具有多波長輸出、低成本、光纖兼容等優點，成為近年來研究的熱點之一。其中，脈衝光纖雷射器由於其在光通訊、信息光電子、非線性光學、光傳感等領域都有重要的應用價值而備受人們青睞。
[0003]高功率脈衝光纖雷射器是脈衝光纖雷射器發展的主要方向之一。在高功率脈衝光纖雷射器的發展中，脈衝種子光放大雷射器由於其能同時兼顧高輸出功率和高光束質量的優勢而得到了廣泛應用。對於此類雷射器，其輸出脈衝的穩定性、峰值功率和光斑質量一直是人們關注的焦點。由於種子光脈衝的穩定性差，放大級結構設計不合理等因素直接導致了雷射器輸出性能差。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本實用新型提出一種高功率脈衝光纖雷射器，具有穩定的高平均功率輸出，而且結構簡單，容易實現。
[0005]為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為:一種高功率脈衝光纖雷射器，包括多波長脈衝種子光源、光纖放大級和光譜合成輸出系統；所述多波長脈衝種子光源包括依光路設置的泵浦源、泵浦耦合系統、增益光纖陣列、調Q系統和輸出尾纖陣列，所述輸出尾纖陣列分別與光纖放大級連接；所述增益光纖陣列輸入端為WDM光纖頭；所述調Q系統包括第一光纖準直器陣列、光柵對、第二光纖準直器陣列和設於光柵對兩個光柵之間的調Q晶體；所述第一光纖準直器陣列與增益光纖陣列連接，第二光纖準直器陣列與輸出尾纖陣列連接；所述WDM光纖頭與光柵對的第二光柵構成多波長脈衝種子光源的諧振腔；泵浦光經泵浦耦合系統耦合進增益光纖陣列，產生激發光，激發光在諧振腔內產生振蕩，並在諧振腔內調Q晶體作用下由尾纖陣列輸出脈衝種子光，脈衝種子光經光纖放大級放大之後由光譜合成輸出系統輸出放大的脈衝雷射。
[0006]進一步的，所述泵浦耦合系統包括依光路設置的光束準直整形元件和聚焦透鏡。
[0007]進一步的，所述光束準直整形元件為整形稜鏡組、光柵組或透鏡組，或是其中兩種或三種的組合。
[0008]進一步的，所述光譜合成輸出系統包括依光路設置的光纖頭陣列、準直透鏡和輸出光柵對。
[0009]進一步的，所述光纖頭陣列固定於一 V型槽陣列上。
[0010]進一步的,還包括一望遠鏡系統,設於光譜合成輸出系統後面。
[0011]進一步的，所述泵浦源為多模LD陣列、單管LD或寬譜光源。
[0012]進一步的，所述第一光纖準直器陣列和第二光纖準直器陣列分別設於一 V型槽陣列上。
[0013]進一步的，所述WDM光纖頭作為多波長脈衝種子光源的諧振腔的前腔鏡，其入射面鍍有對泵浦光增透對種子光高反的膜層；所述光柵對的第二光柵作為後腔鏡，其出射面鍍有對泵浦光高反對種子光部分反射的膜層。
[0014]本實用新型的有益效果為:採用同一調Q晶體對一組不同波長的種子光進行調Q，再對各波長的種子光放大雷射進行合束輸出，獲得功率穩定的高功率脈衝光纖雷射輸出，平均功率高，且結構簡單，易於實現，而且大大減小了調Q開關的尺寸，降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型高功率脈衝光纖雷射器實施例結構示意圖。
[0016]附圖標示:10、多波長脈衝種子光源；11、泵浦源；12、泵浦耦合系統；121、光束準直整形元件；122、聚焦透鏡；13、增益光纖陣列；131、WDM光纖頭；132、增益光纖；14、調Q系統；141、第一光纖準直器陣列；142、第一光柵；143、調Q晶體；144、第二光柵；145、第二光纖準直器陣列；15、輸出尾纖陣列；20、光纖放大級；30、光譜合成輸出系統；31、光纖頭陣列；32、準直透鏡；33、輸出光柵對；40、望遠鏡系統。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型做進一步說明。
[0018]本實用新型的高功率脈衝光纖雷射器採用同一調Q晶體對一組不同波長的種子光進行調Q，再對各波長的種子光放大雷射進行合束輸出，獲得功率穩定的高功率脈衝光纖雷射輸出，平均功率高，且結構簡單，易於實現，而且大大減小了調Q開關的尺寸，降低了成本。
[0019]具體的，如圖1所示的實施例，包括多波長脈衝種子光源10、光纖放大級20和光譜合成輸出系統30 ;多波長脈衝種子光源10包括依光路設置的泵浦源11、泵浦耦合系統12、增益光纖陣列13、調Q系統14和輸出尾纖陣列15，輸出尾纖陣列15各尾纖分別與光纖放大級20各放大光纖連接。
[0020]其中，增益光纖陣列13輸入端為WDM光纖頭131，各增益光纖132具有相同摻雜離子。調Q系統14包括第一光纖準直器陣列141、光柵對142、144、第二光纖準直器陣列145和設於光柵對兩個光柵之間的調Q晶體143，以利用同一調Q系統14對多波長的種子光同時進行調Q。第一光纖準直器陣列141與增益光纖陣列13連接，第二光纖準直器陣列145與輸出尾纖陣列15連接。光柵對的第一光柵142與第二光柵144相互平行放置，並對不同波長的激發光進行篩選合成，第一光柵142和第二光柵144均採用透射光柵，第一光柵142的前後表面鍍有增透膜。WDM光纖頭131與光柵對的第二光柵144構成多波長脈衝種子光源的諧振腔。其中，WDM光纖頭131作為多波長脈衝種子光源10的諧振腔的前腔鏡，其入射面鍍有對泵浦光增透對種子光高反的膜層；光柵對的第二光柵144作為後腔鏡，其出射面鍍有對泵浦光高反對種子光部分反射的膜層。或者，在WDM光纖頭131前面增加一平面腔鏡作為諧振腔的前腔鏡。
[0021]泵浦耦合系統12包括依光路設置的光束準直整形元件121和聚焦透鏡122。該光束準直整形元件121可以是整形稜鏡組、光柵組或透鏡組，或是其中兩種或三種的組合。光譜合成輸出系統30包括依光路設置的光纖頭陣列31、準直透鏡32和輸出光柵對33,光纖頭陣列31輸出端面位於準直透鏡32的焦平面處。該光纖頭陣列31固定於一 V型槽陣列上。第一光纖準直器陣列141和第二光纖準直器陣列145也分別固定於一 V型槽陣列上。上述V型槽陣列是在一光學基座上高精度等間距刻蝕V型槽而成。在光譜合成輸出系統30後面，還設有望遠鏡系統40,調整輸出光束的光斑大小。
[0022]泵浦源11為多模LD陣列、單管LD或寬譜光源。本實施例採用的是多模LD陣列，發出的泵浦光經過光束準直整形元件121整形並準直合成之後，準直光經聚焦透鏡122會聚耦合到WDM光纖頭131，該WDM光纖頭131設置在聚焦透鏡122的焦平面處，作為多波長脈衝種子光源10諧振腔的前腔鏡，將泵浦光耦合到各增益光纖132中，對各增益光纖132進行激勵(泵浦)。各增益光纖132發射的多波長激發光經第一光纖準直器陣列141準直後入射到第一光柵142上，經調Q晶體143後由第二光柵144輸出篩選的波長種子光，並由第二光纖準直器陣列145準直並耦合到輸出尾纖陣列15的各尾纖內。調Q晶體143(包含起偏光學兀件)設於第一光柵142和第二光柵144之間,對多路(多波長)種子光同時進行調Q，輸出多波長脈衝種子光。輸出尾纖陣列15的各尾纖分別與光纖放大級20 (圖中未顯不該光纖放大級的泵浦系統)的各放大光纖連接，多波長脈衝種子光經各尾纖進入光纖放大級20,經光纖放大級20放大後輸出多波長高功率的脈衝雷射,並由光譜合成輸出系統30對各波長的脈衝雷射進行合束準直後輸出。根據使用需要，經光譜合成輸出系統30輸出的高功率脈衝雷射還可經過一望遠鏡系統40進行整形後輸出一束高功率、小光斑的多波長脈衝準直雷射。光纖放大級20各放大光纖輸出的脈衝雷射分別經光纖頭陣列31輸出，並由準直透鏡32準直之後,入射到輸出光柵對33,由輸出光柵對33對各波長的脈衝雷射進行光譜合成，輸出的多波長平行光再由望遠鏡系統40變換成準直的小光斑多波長的高功率脈衝雷射。
[0023]儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和細節上對本實用新型做出的各種變化，均為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高功率脈衝光纖雷射器，包括多波長脈衝種子光源、光纖放大級和光譜合成輸出系統；所述多波長脈衝種子光源包括依光路設置的泵浦源、泵浦耦合系統、增益光纖陣列、調Q系統和輸出尾纖陣列，所述輸出尾纖陣列分別與光纖放大級連接；其特徵在於:所述增益光纖陣列輸入端為WDM光纖頭；所述調Q系統包括第一光纖準直器陣列、光柵對、第二光纖準直器陣列和設於光柵對兩個光柵之間的調Q晶體；所述第一光纖準直器陣列與增益光纖陣列連接，第二光纖準直器陣列與輸出尾纖陣列連接；所述WDM光纖頭與光柵對的第二光柵構成多波長脈衝種子光源的諧振腔；泵浦光經泵浦耦合系統耦合進增益光纖陣列，產生激發光，激發光在諧振腔內產生振蕩，並在諧振腔內調Q晶體作用下由尾纖陣列輸出脈衝種子光，脈衝種子光經光纖放大級放大之後由光譜合成輸出系統輸出放大的脈衝雷射。
2.如權利要求1所述高功率脈衝光纖雷射器，其特徵在於:所述泵浦耦合系統包括依光路設置的光束準直整形元件和聚焦透鏡。
3.如權利要求2所述高功率脈衝光纖雷射器，其特徵在於:所述光束準直整形元件為整形稜鏡組、光柵組或透鏡組，或是其中兩種或三種的組合。
4.如權利要求1所述高功率脈衝光纖雷射器，其特徵在於:所述光譜合成輸出系統包括依光路設置的光纖頭陣列、準直透鏡和輸出光柵對。
5.如權利要求4所述高功率脈衝光纖雷射器,其特徵在於:所述光纖頭陣列固定於一V型槽陣列上。
6.如權利要求1-5任一項所述高功率脈衝光纖雷射器,其特徵在於:還包括一望遠鏡系統，設於光譜合成輸出系統後面。
7.如權利要求1-5任一項所述高功率脈衝光纖雷射器，其特徵在於:所述泵浦源為多模LD陣列、單管LD或寬譜光源。
8.如權利要求1-5任一項所述高功率脈衝光纖雷射器，其特徵在於:所述第一光纖準直器陣列和第二光纖準直器陣列分別設於一 V型槽陣列上。
9.如權利要求1-5任一項所述高功率脈衝光纖雷射器,其特徵在於:所述WDM光纖頭作為多波長脈衝種子光源的諧振腔的前腔鏡，其入射面鍍有對泵浦光增透對種子光高反的膜層；所述光柵對的第二光柵作為後腔鏡，其出射面鍍有對泵浦光高反對種子光部分反射的膜層。
【文檔編號】H01S3/067GK203983726SQ201420452381
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】吳礪, 孫正國, 賀坤, 校金濤 申請人:福州高意通訊有限公司