CN103825165A

CN103825165A - 一种圆形结构的高功率全光纤激光器

Info

Publication number: CN103825165A
Application number: CN201310732409.8A
Authority: CN
Inventors: 王巍; 向政; 王国栋; 宋伟; 马建立; 尹宜勇; 王学锋; 于淼
Original assignee: Beijing Aerospace Times Optical Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Aerospace Times Optical Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-05-28

Abstract

一种圆形结构的高功率全光纤激光器，包括光纤、泵浦源LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路板、基座、上盖和减振器。本发明的结构设计避免了因光纤缠绕拉紧的应力损伤，降低了弯曲漏光损耗；同时节省了空间，降低了激光器的整体体积重量；减少了控温点，使得光纤激光器泵浦源LD、合束器、增益光纤统一控温，降低了系统的复杂度，有利于激光的稳定输出。

Description

一种圆形结构的高功率全光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种圆形结构的高功率全光纤激光器，属于光纤激光器结构设计领域。

背景技术

全光纤激光器具有体积小、重量轻、弯曲损耗小、温控点少、性能稳定的优势。大量光纤需要以适当的方式排布在结构件中，需要避免光纤弯曲半径过小造成的应力损伤，同时要有利于散热和抗振。充分考虑泵浦源LD、合束器、光纤光栅等设备四周的大曲率环形空间，进行增益光纤的排布，既可以节省空间，又可以减少光纤的弯曲程度和弯曲漏光损耗。光纤激光器结构设计也需考虑环境中引入的振动或冲击干扰，采取适当措施，减轻振动冲击带来的影响。

现有的光纤激光器是将光纤环绕在圆柱体结构上，这种设计易发生光纤过紧产生应力损伤或光纤曲率半径太小导致漏光损耗，要求圆柱体的直径足够大，因此造成激光器空间利用率不高，体积重量大；同时，存在光纤到圆柱体再到基座散热途径较长，不利于散热控温。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种圆形结构高功率全光纤激光器，避免了因光纤缠绕拉紧的应力损伤，降低了弯曲漏光损耗；同时节省了空间，降低了激光器的整体体积重量；减少了控温点，使得光纤激光器泵浦源LD、合束器、增益光纤统一控温，降低了系统的复杂度，有利于激光的稳定输出。

本发明的技术解决方案是：一种圆形结构的高功率全光纤激光器，将光纤、泵浦源LD、合束器、光纤光栅放置在在一块圆盘形结构上。泵浦源LD、合束器、光纤光栅排布在圆盘中央，光纤自然弯曲平铺盘绕在四周；二次电源、电路部分也平铺在一块圆形结构件上。光纤、泵浦源LD、合束器、光纤光栅所在构件作为光纤激光器的基底，电路板和二次电源所在构件作为上盖，构成完整的光纤激光器，除预留与外部设备安装接口外，无突出结构。光纤激光器采取整体减振结构设计，光纤激光器的LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路与结构体刚性连接。在光纤激光器4个连接点添加金属减振器，与外部设备连接。

具体结构如下：包括光纤、泵浦源LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路板、基座、上盖和减振器；泵浦源LD、合束器、光纤光栅，分散布置在基座的中央位置；基座边缘根据光纤长度和光纤直径刻槽，光纤自然盘绕在凹槽底部，无须应力拉紧；电路板和二次电源平铺安装在上盖上；泵浦源LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路板与结构件刚性连接，光纤激光器与外部设备用减振器连接，光纤激光器通过减振器实现激光器的安装固定；光纤激光器整体外观呈扁平圆台形状，除了安装接口，无突出结构。

所述基座上光纤环绕在泵浦源LD、合束器和光纤光栅设备的四周。

所述基座边缘刻槽为螺纹状，光纤自然盘绕在凹槽底部。

所述圆台直径大于圆台高度，圆台侧面与圆台顶面倒角过渡，无锋利边缘。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明结构设计避免因光纤缠绕拉紧的应力影响或弯曲半径太小造成较大的漏光损耗，将光纤平铺在结构件上，自然松弛弯曲盘绕。

(2)本发明结构设计节省了空间，使得光纤激光器整体体积、重量较小。

(3)本发明减少了控温点，实现了泵浦源LD、增益光纤、合束器的统一控温，降低了系统的复杂度。

附图说明

图1为泵浦源LD、光纤、相变材料的安装结构截面示意图；

图2为泵浦源LD和光纤的安装结构外观；

图3为二次电源和电路板的安装结构外观；

图4为光纤激光器整体外观；

图5为本发明中减振器的结构图。

具体实施方式

本发明全光纤激光器包括二次电源、电路、泵浦源LD、合束器、光纤光栅、光纤等组成部分。

(1)光纤2、泵浦源LD1、合束器7、光纤光栅6的结构

光纤2、泵浦源LD1、合束器7、光纤光栅6放置在在一块圆盘形结构上，如图2所示，结构件材料选用导热效率较高的金属铝。泵浦源LD1、合束器7、光纤光栅6排布在圆盘中央，在圆盘边缘根据光纤长度和光纤直径刻槽，光纤自然盘绕在凹槽底部，无须应力拉紧。各个器件与铝制结构件充分接触，尽量增大散热总面积。在圆盘结构底部安装散热设备，控制圆盘基底温度。对于高功率光纤激光器，需要多个泵浦源LD1，这些泵浦源LD1分散平铺在铝制圆盘形基座5上，如图2所示。

(2)二次电源8、电路板9的结构

光纤激光器二次电源8、电路板9也平铺在圆形铝制结构件上，如图3所示，二次电源8和电路板9紧贴结构，在保证散热面积最大化的同时，排布尽量紧凑。

(3)光纤激光器整体外观

光纤2、泵浦源LD1、合束器7、光纤光栅6所在构件作为光纤激光器的基座5，电路板9和二次电源8所在构件作为上盖，将它们通过螺钉连接，构成完整的光纤激光器，如图4所示。整个光纤激光器呈扁平圆台形状，散热设备与光纤激光器融为一体，除预留的4个与外部设备安装接口外，无特殊突出结构。

(4)减振结构设计

光纤激光器采取整体减振结构设计，光纤激光器的泵浦源LD1、合束器7、光纤光栅6、二次电源8、电路板9与结构体刚性连接。在光纤激光器4个连接点添加金属减振器，如图5所示。每只金属减振器由一个限位套筒14、一个限位垫片11、两个金属减振垫12和两个钢套13组成。金属减振器装配关系如图5所示，激光器和承载体置于两个钢套之间。

Claims

1.一种圆形结构的高功率全光纤激光器，包括光纤、泵浦源LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路板、基座、上盖和减振器；泵浦源LD、合束器、光纤光栅，分散布置在基座的中央位置；基座边缘根据光纤长度和光纤直径刻槽，光纤自然盘绕在凹槽底部，无须应力拉紧；电路板和二次电源平铺安装在上盖上；泵浦源LD、合束器、光纤光栅、二次电源、电路板与结构件刚性连接，光纤激光器与外部设备用减振器连接，光纤激光器通过减振器实现激光器的安装固定；光纤激光器整体外观呈扁平圆台形状，除了安装接口，无突出结构。

2.根据权利要求1所述的一种圆形结构的高功率全光纤激光器，其特征在于：所述基座上光纤环绕在泵浦源LD、合束器和光纤光栅设备的四周。

3.根据权利要求1所述的一种圆形结构的高功率全光纤激光器结构，其特征在于：所述基座边缘刻槽为螺纹状，光纤自然盘绕在凹槽底部。

4.根据权利要求1所述的一种圆形结构的高功率全光纤激光器结构，其特征在于：所述圆台直径大于圆台高度，圆台侧面与圆台顶面倒角过渡，无锋利边缘。