CN104134929B - 抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其包括多路激光输出单元、光纤合束器、光纤输出头；每路激光输出单元包括半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器。其中，本发明采用半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器、光纤合束器、光纤输出头等器件，且各个器件之间通过光纤连接，实现全部光纤化，即所有器件全部在光纤上，从而稳定、不怕振动和应力，即不受振动和应力影响；而且，水冷多模光纤在线隔离器可以挡住所有的反射光，从而较好地保护了半导体激光器的安全。

Description

抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统。

背景技术

高功率光纤耦合半导体激光器在使用时，输出激光打在加工材料上，会有很大的反射光，反射光无法消除，就被反射到激光器内部，影响激光器稳定工作。于是，有些厂家设计出了防止反射光的激光器系统。譬如：中国专利公开号为CN201946875U的一种高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其在半导体激光发光芯片的出射光路中依次放置偏振分光镜和波片，利用半导体激光束是线偏振光的特性，通过波片改变工件反射光束的偏振特性，再采用偏振分光镜将反射光从半导体激光阵列的出射光束中分离出去，使得反射光无法照射到半导体激光发光芯片的表面，防止了半导体激光器在激光材料加工过程中反射光的损伤；其实反射回来的激光的偏振态随机变化的，所以采用这样方案来抗高反，实际是起不了作用的。

可见，市场上的高功率光纤耦合半导体激光器系统，都是采用偏振分光镜方案来解决反射光过强的问题。但这样无法消除所有的反射光，仍旧有隐患，而且采用镜片的方式，容易受到振动和应力的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其可挡住所有的反射光、不受振动和应力影响，从而较好地保护了半导体激光器的安全。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，包括多路激光输出单元、光纤合束器、光纤输出头；所述每路激光输出单元包括半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器，所述半导体激光器的输出端通过光纤与所述水冷多模光纤在线隔离器的输入端连接，使所述半导体激光器通过光纤将激光束传输给所述水冷多模光纤在线隔离器；所述每路激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器的输出端分别通过光纤与所述光纤合束器的输入端连接，使所述每路激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器分别通过光纤将激光束传输给所述光纤合束器；所述光纤合束器的输出端通过光纤与所述光纤输出头连接，使所述光纤合束器通过光纤将激光束传输给所述光纤输出头。

其中，所述半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米等8XX,9XX纳米两个系列的半导体激光器。

其中，所述光纤输出头为一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头。

其中，还包括回光处理器，所述光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述回光处理器连接。

另外，本发明还提供另一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，包括多路二级激光输出单元、二级光纤合束器、光纤输出头；所述每路二级激光输出单元包括多路一级激光输出单元、一级光纤合束器；所述每路一级激光输出单元包括半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器，所述半导体激光器的输出端通过光纤与所述水冷多模光纤在线隔离器的输入端连接，使所述半导体激光器通过光纤将激光束传输给所述水冷多模光纤在线隔离器；所述每路一级激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器的输出端分别通过光纤与所述一级光纤合束器的输入端连接，使所述每路一级激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器分别通过光纤将激光束传输给所述一级光纤合束器；所述每路二级激光输出单元的一级光纤合束器的输出端分别通过光纤与所述二级光纤合束器的输入端连接，使所述每路二级激光输出单元的一级光纤合束器分别通过光纤将激光束传输给所述二级光纤合束器；所述二级光纤合束器的输出端通过光纤与所述光纤输出头连接，使所述二级光纤合束器通过光纤将激光束传输给所述光纤输出头。

其中，所述半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米等8XX,9XX纳米两个系列的半导体激光器。

其中，所述光纤输出头为一种万瓦级大功率光纤端帽光纤输出头。

其中，所述每路二级激光输出单元还包括一级回光处理器、一级功率监控器，所述一级光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述一级回光处理器连接，所述一级功率监控器设置于所述一级光纤合束器的输出端与所述二级光纤合束器的输入端之间的光纤。

其中，还包括二级回光处理器、二级功率监控器，所述二级光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述二级回光处理器连接，所述二级功率监控器设置于所述二级光纤合束器的输出端与所述光纤输出头之间的光纤。

本发明有益效果在于：

本发明采用半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器、光纤合束器、光纤输出头等器件，且各个器件之间通过光纤连接，实现全部光纤化，即所有器件全部在光纤上，从而稳定、不怕振动和应力，即不受振动和应力影响；而且，水冷多模光纤在线隔离器可以挡住所有(99.9％以上)的反射光，从而较好地保护了半导体激光器的安全。

附图说明

图1为本发明的一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统的结构示意图。

图2为本发明的另一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统的结构示意图。

图3为本发明的另一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统的二级激光输出单元的结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明的一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，包括多路(图1中用省略号表示)激光输出单元1、光纤合束器2、光纤输出头3；每路激光输出单元1包括半导体激光器11、水冷多模光纤在线隔离器12(具有参见本公司同日申请的实用新型201420378962.6和发明201410326367.2)，半导体激光器11的输出端通过光纤与水冷多模光纤在线隔离器12的输入端连接，使半导体激光器11通过光纤将激光束传输给水冷多模光纤在线隔离器12；每路激光输出单元1的水冷多模光纤在线隔离器12的输出端分别通过光纤与光纤合束器2的输入端连接，使每路激光输出单元1的水冷多模光纤在线隔离器12分别通过光纤将激光束传输给光纤合束器2；光纤合束器2的输出端通过光纤与光纤输出头3连接，使光纤合束器2通过光纤将激光束传输给光纤输出头3。即多路激光输出单元1发出多路的激光束，再输出至光纤合束器2，由光纤合束器2合束成一路输出。

优选的，半导体激光器11可以为半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米等8XX,9XX纳米两个系列的半导体激光器。，即半导体激光器11可以发出915nm、940nm或976nm波长的激光束。光纤输出头3可以为一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头(所述一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头参见ZL201320775151.5)。其中，还包括回光处理器4，光纤合束器2的回光输出端通过光纤与回光处理器4连接，回光处理器4采用光电探测器，监控抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统在输出激光加工各种材料时返回进入光纤的激光功率情况，通过电路及算法来把采集的模拟信号转化数据传输到总系统中；同时使用特殊处理把返回的激光从光纤中剥除掉，确保抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统稳定工作。

请参考图2和图3，本发明还提供另一种抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，包括多路(图2中用省略号表示)二级激光输出单元1、二级光纤合束器2、光纤输出头3；每路二级激光输出单元1包括多路一级激光输出单元11、一级光纤合束器12；每路一级激光输出单元11包括半导体激光器111、水冷多模光纤在线隔离器112，半导体激光器111的输出端通过光纤与水冷多模光纤在线隔离器112的输入端连接，使半导体激光器111通过光纤将激光束传输给水冷多模光纤在线隔离器112；每路一级激光输出单元11的水冷多模光纤在线隔离器112的输出端分别通过光纤与一级光纤合束器12的输入端连接，使每路一级激光输出单元11的水冷多模光纤在线隔离器112分别通过光纤将激光束传输给一级光纤合束器12；每路二级激光输出单元1的一级光纤合束器12的输出端分别通过光纤与二级光纤合束器2的输入端连接，使每路二级激光输出单元1的一级光纤合束器12分别通过光纤将激光束传输给二级光纤合束器2；二级光纤合束器2的输出端通过光纤与光纤输出头3连接，使二级光纤合束器2通过光纤将激光束传输给光纤输出头3。即多路一级激光输出单元11发出多路的激光束，再输出至一级光纤合束器12，由一级光纤合束器12合束成一路输出；然后，多路的一级光纤合束器12再输出至二级光纤合束器2，由二级光纤合束器2合束成一路输出。

优选的，半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米等8XX,9XX纳米两个系列的半导体激光器。即半导体激光器111可以发出915nm、940nm或976nm波长的激光束。光纤输出头3可以为一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头(所述一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头参见ZL201320775151.5)。

其中，每路二级激光输出单元1还包括一级回光处理器13、一级功率监控器14。一级光纤合束器12的回光输出端通过光纤与一级回光处理器13连接，一级回光处理器13采用光电探测器，监控二级激光输出单元1在输出激光时返回进入光纤的激光功率情况，通过电路及算法来把采集的模拟信号转化数据传输到总系统中。一级功率监控器14设置于一级光纤合束器12的输出端与二级光纤合束器2的输入端之间的光纤，一级功率监控器14采用光电探测器，实时监控一级输出的激光功率情况，通过电路及算法来把采集的模拟信号转化数据传输到总系统中。其中，还包括二级回光处理器4、二级功率监控器5。二级光纤合束器2的回光输出端通过光纤与二级回光处理器4连接，二级回光处理器4采用光电探测器，监控抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统在输出激光加工各种材料时返回进入光纤的激光功率情况，通过电路及算法来把采集的模拟信号转化数据传输到总系统中；同时使用特殊处理把返回的激光从光纤中剥除掉，确保抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统稳定工作。二级功率监控器5设置于二级光纤合束器2的输出端与光纤输出头3之间的光纤，二级功率监控器5采用光电探测器，实时监控二级输出的激光功率情况，通过电路及算法来把采集的模拟信号转化数据传输到总系统中。

综上所述，本发明与现有技术相比，所有器件全部在光纤上，实现全光纤型，从而稳定、不怕振动和应力，即不受振动和应力影响；而且，利用了水冷多模光纤在线隔离器的优点，通过水冷多模光纤在线隔离器挡住所有(99.9％以上)的反射光，从而较好地保护了半导体激光器的安全。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，均属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其特征在于：包括多路激光输出单元、光纤合束器、光纤输出头和回光处理器；

每路激光输出单元包括半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器，所述半导体激光器的输出端通过光纤与所述水冷多模光纤在线隔离器的输入端连接，使所述半导体激光器通过光纤将激光束传输给所述水冷多模光纤在线隔离器；

每路激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器的输出端分别通过光纤与所述光纤合束器的输入端连接，使所述每路激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器分别通过光纤将激光束传输给所述光纤合束器；所述光纤合束器的输出端通过光纤与所述光纤输出头连接，使所述光纤合束器通过光纤将激光束传输给所述光纤输出头，所述光纤输出头为一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头，所述光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述回光处理器连接。

2.根据权利要求1所述的抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其特征在于：所述半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米的半导体激光器。

3.抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其特征在于：包括多路二级激光输出单元、二级光纤合束器、光纤输出头；每路二级激光输出单元包括多路一级激光输出单元、一级光纤合束器；

每路一级激光输出单元包括半导体激光器、水冷多模光纤在线隔离器，所述半导体激光器的输出端通过光纤与所述水冷多模光纤在线隔离器的输入端连接，使所述半导体激光器通过光纤将激光束传输给所述水冷多模光纤在线隔离器；所述每路一级激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器的输出端分别通过光纤与所述一级光纤合束器的输入端连接，使所述每路一级激光输出单元的水冷多模光纤在线隔离器分别通过光纤将激光束传输给所述一级光纤合束器；

每路二级激光输出单元的一级光纤合束器的输出端分别通过光纤与所述二级光纤合束器的输入端连接，使所述每路二级激光输出单元的一级光纤合束器分别通过光纤将激光束传输给所述二级光纤合束器；所述二级光纤合束器的输出端通过光纤与所述光纤输出头连接，使所述二级光纤合束器通过光纤将激光束传输给所述光纤输出头，所述光纤输出头为一种万瓦级大功率光纤端帽的光纤输出头，所述每路二级激光输出单元还包括一级回光处理器、一级功率监控器，所述一级光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述一级回光处理器连接，所述一级功率监控器设置于所述一级光纤合束器的输出端与所述二级光纤合束器的输入端之间的光纤。

4.根据权利要求3所述的抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其特征在于：所述半导体激光器为808、880、915、940、960或976纳米的半导体激光器。

5.根据权利要求3所述的抗高反的高功率光纤耦合半导体激光器系统，其特征在于：还包括二级回光处理器、二级功率监控器，所述二级光纤合束器的回光输出端通过光纤与所述二级回光处理器连接，所述二级功率监控器设置于所述二级光纤合束器的输出端与所述光纤输出头之间的光纤。