CN103579895A - 高功率调q脉冲光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于激光技术领域，提供了一种高功率调Q脉冲光纤激光器，包括主振荡器和光纤放大器，所述主振荡器用于生成种子脉冲激光，所述主振荡器包括泵浦源、合束器、宽带高反射镜、增益光纤、调Q器件、增益平坦滤波器和宽带低反射镜；所述的光纤放大器为一级或多级光纤放大器，用于将所述种子脉冲激光进行功率放大后输出。借此，本发明可以提高光纤受激布里渊散射阈值，增强稳定性和可靠性。

Description

高功率调Q脉冲光纤激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高功率调Q脉冲光纤激光器。
背景技术
随着激光技术的发展，激光加工也逐渐普及，而在激光加工中，光纤激光器有着不可替代的作用。目前国际上的脉冲光纤激光器，采用的技术方案是用1-2nm左右带宽的光纤光栅（FBG）作为谐振腔的高反镜，用1-2nm左右带宽的反射率比较低的光纤光栅作为谐振腔的低反镜，在谐振腔内用光纤耦合的声光Q开关实现调Q运转，来产生几十纳秒到几百纳秒量级的光脉冲作为种子源，然后经过一级或二级双包层光纤放大器放大后得到零点几毫焦到几毫焦量级的光脉冲。
但是，这种用FBG作为反射镜的脉冲光纤激光器温度稳定性差，在环境发生改变时，FBG的中心波长很容易发生漂移，致使高反光栅和低反光栅的中心波长存在零点几纳米到一纳米的偏差，造成激光器的光谱带宽变窄。从而会导致在一定的脉冲峰值功率下，更容易产生受激布里渊散射，经后级放大后产生极高的峰值功率，易造成光纤损坏，这也是目前国内外脉冲光纤激光器的可靠性差的根本原因。
综上可知，现有的激光器，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种高功率调Q脉冲光纤激光器，可以提高光纤受激布里渊散射阈值，增强稳定性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供一种高功率调Q脉冲光纤激光器，包括主振荡器和光纤放大器，
所述主振荡器用于生成种子脉冲激光，所述主振荡器包括泵浦源、合束器、宽带高反射镜、增益光纤、调Q器件、增益平坦滤波器和宽带低反射镜；
所述的光纤放大器为一级或多级光纤放大器，用于将所述种子脉冲激光进行功率放大后输出。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述光纤放大器包括光隔离器，用于防止所述种子脉冲激光的向后反射，所述主振荡器和光纤放大器通过所述光隔离器连接。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述的宽带高反射镜/宽带低反射镜为体布拉格光栅VBG、体全息光栅VHG、介质膜镜或光纤布拉格光栅反射镜的任意一种。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述宽带高反射镜和宽带低反射镜的反射带宽为100nm。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述增益光纤是单包层光纤、双包层光纤或增益平坦型光纤。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述的增益光纤可以为掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤、掺钬光纤中的任意一种，或所述增益光纤为多种激活离子共掺单模或者低阶模光纤。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述增益平坦滤波器与宽带低反射镜一体设置。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述的调Q器件是声光Q开关或电光Q开关。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述光纤放大器包括准直器，用于将放大后的种子脉冲激光准直输出。
根据本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器，所述的泵浦源产生的激光波长为915nm/945nm/980nm中的任意一种或几种。
本发明通过主振荡器产生种子脉冲激光，然后再由光纤放大器将脉冲激光放大后输出。主振荡器具有宽带高反射镜和宽带低反射镜，二者的反射带宽可达到100nm，并且能够承受上百千瓦的峰值功率和几十瓦的平均功率，同时主振荡器内还设有增益平坦滤波器可以调节平滑激光器的增益谱分布，所述的主振荡器输出的脉冲激光带宽可达到2nm以上，可显著提高光纤受激布里渊散射阈值，减弱强激光在光纤中引起的受激布里渊散射。本发明主要解决了大功率，高峰值功率运转下脉冲光纤激光器的脉冲非线性压缩等关键性难题，从而使系统具有较高的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种高功率调Q脉冲光纤激光器，该光纤激光器100包括主振荡器10和光纤放大器20，所述主振荡器10用于生成种子脉冲激光，其包括泵浦源11、合束器12、宽带高反射镜13、增益光纤14、调Q器件15、增益平坦滤波器16和宽带低反射镜17，合束器12的泵浦输入端连接泵浦源11的输出尾纤，信号输入端连接宽带高反射镜13，输出端连接增益光纤14。合束器12可以连接多个泵浦源11用以增加泵浦功率。光纤放大器20为一级或多级光纤放大器，用于将所述种子脉冲激光进行功率放大后输出。
本发明的实施例中，泵浦源11的中心波长可以是增益光纤14吸收峰范围内的任意波长，其优选为915nm/945nm/980nm波长的任意一种或几种。泵浦源11用于产生泵浦激光，且经过其它器件处理后转化为脉冲激光。
光纤放大器20包括光隔离器21、光功率放大器22以及准直器23，主振荡器10和光纤放大器20通过所述光隔离器21连接。所述的光隔离器21用于防止所述种子脉冲激光的向后反射，借此可以避免后向反射光损坏器件。光纤放大器20可以是一级或多级放大器，其可以将主振荡器10输出的种子脉冲激光放大到几百瓦的量级，放大后的脉冲可以通过光纤准直器23准直输出。
具体应用中，增益光纤14可以是单包层光纤、双包层光纤或增益平坦型光纤，具体的，增益光纤14可以为掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤、掺钬光纤中的任意一种，也可以是多种稀土共掺光纤（Er/Yb,Tm/Ho等），或所述增益光纤14为多种激活离子共掺单模或者低阶模光纤。调Q器件15为声光调Q器件(声光Q开关)或电光调Q器件(电光Q开关)。
优选的是，主振荡器10的增益平坦滤波器16用于调节平滑激光器的增益谱分布，借此使激光器的输出带宽变宽。该增益平坦滤波器16可以为单独设置的滤波器，也可以与宽带低反射镜17一体设置。
本发明的主振荡器输出的脉冲激光带宽可达到2nm以上，可以显著提高光纤受激布里渊散射阈值，减弱强激光在光纤中引起的受激布里渊散射，解决了大功率，高峰值功率运转下脉冲光纤激光器的脉冲非线性压缩等关键性难题，提高可靠性与稳定性。优选的，本发明的高功率调Q脉冲光纤激光器可广泛应用于工业生产的各个领域，如激光打标，激光切割等。
进一步的，本发明的实施例中，宽带高反射镜13和宽带低反射镜17的反射带宽可达到100nm，为宽光谱激光振荡提供条件，并且当中心波长随温度变化而漂移时不会引起反射带宽交叉部分的明显减小。更好的，本发明宽带高反射镜13和宽带低反射镜17能够承受上百千瓦的峰值功率和几十瓦的平均功率，保证激光器在高功率运转下能够正常工作。另外，宽带高反射镜13作为端镜，其反射率可达到99%，从而降低谐振腔的损耗，增加输出功率。优选的，本发明中所采用的宽带高反射镜13/宽带低反射镜17可以为体布拉格光栅VBG、体全息光栅VHG、介质膜镜或光纤布拉格光栅反射镜的任意一种。
综上所述，本发明通过主振荡器产生种子脉冲激光，然后再由光纤放大器将脉冲激光放大后输出。主振荡器具有宽带高反射镜和宽带低反射镜，二者的反射带宽可达到100nm，并且能够承受上百千瓦的峰值功率和几十瓦的平均功率，同时主振荡器内还设有增益平坦滤波器可以调节平滑激光器的增益谱分布，所述的主振荡器输出的脉冲激光带宽可达到2nm以上，可显著提高光纤受激布里渊散射阈值，减弱强激光在光纤中引起的受激布里渊散射。本发明主要解决了大功率，高峰值功率运转下脉冲光纤激光器的脉冲非线性压缩等关键性难题，从而使系统具有较高的可靠性和稳定性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高功率调Q脉冲光纤激光器，包括主振荡器和光纤放大器，其特征在于，
所述主振荡器用于生成种子脉冲激光，所述主振荡器包括泵浦源、合束器、宽带高反射镜、增益光纤、调Q器件、增益平坦滤波器和宽带低反射镜；
所述的光纤放大器为一级或多级光纤放大器，用于将所述种子脉冲激光进行功率放大后输出。
2.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述光纤放大器包括光隔离器，用于防止所述种子脉冲激光的向后反射，所述主振荡器和光纤放大器通过所述光隔离器连接。
3.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的宽带高反射镜/宽带低反射镜为体布拉格光栅VBG、体全息光栅VHG、介质膜镜或光纤布拉格光栅反射镜的任意一种。
4.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述宽带高反射镜和宽带低反射镜的反射带宽为100nm。
5.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤是单包层光纤、双包层光纤或增益平坦型光纤。
6.根据权利要求5所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的增益光纤可以为掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤、掺钬光纤中的任意一种，或所述增益光纤为多种激活离子共掺单模或者低阶模光纤。
7.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述增益平坦滤波器与宽带低反射镜一体设置。
8.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的调Q器件是声光Q开关或电光Q开关。
9.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述光纤放大器包括准直器，用于将放大后的种子脉冲激光准直输出。
10.根据权利要求1所述的高功率调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的泵浦源产生的激光波长为915nm/945nm/980nm中的任意一种或几种。
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