CN105140765A - 光纤激光器的谐振腔模块及其光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光技术领域，提供了一种光纤激光器的谐振腔模块及其光纤激光器，包括：低反光栅，与输入端光纤处于同侧；高反光栅，与所述低反光栅平行设置，并且与输出端光纤处于同侧；有源光纤，设置于所述低反光栅和高反光栅之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。由此实现了将谐振腔模块化，便于光纤激光器的制造，提高了光纤激光器制造效率。

Description

光纤激光器的谐振腔模块及其光纤激光器

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种光纤激光器的谐振腔模块及其光纤激光器。

背景技术

光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。随着光纤激光器应用领域的不断扩展，已经普及到商用，民用及航天军事等领域。市场对光纤激光器的需求越来越多，光纤激光器是由泵源、谐振腔、光纤输出头构成；但是，谐振腔在光纤激光器较为复杂，不便于制作及维修。也难以适应大批量的生产。

综上可知，现有的光纤激光器的谐振腔的结构在实际使用上，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光纤激光器的谐振腔模块及其光纤激光器，由此实现了将谐振腔模块化，便于光纤激光器的制造，提高了光纤激光器制造效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种光纤激光器的谐振腔模块，其特征在于，包括：

低反光栅，与输入端光纤处于同侧；

高反光栅，与所述低反光栅平行设置，并且与输出端光纤处于同侧；

有源光纤，设置于所述低反光栅和高反光栅之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。

根据所述的谐振腔模块，所述谐振腔模块还包括：

光纤槽，呈环状型，并且所述光纤槽上设置有多个与所述有源光纤相适配的第一凹槽，所述第一凹槽为U型或者V型；

所述有源光纤容置于所述第一凹槽内。

根据所述的谐振腔模块，所述谐振腔模块还包括相互适配的上盖和底板，所述上盖盖设在所述底板上；

所述有源光纤设置于所述底板的中部，所述低反光栅和高反光栅分别设置于所述底板的前端和后端。

根据所述的谐振腔模块，所述有源光纤的前半段沿逆时针方向盘绕；所述有源光纤的后半段沿顺时针方向盘绕；并且所述有源光纤的前半段和后半段的之间通过S型转换。

根据所述的谐振腔模块，所述有源光纤通过胶水封灌，将所述源光纤密封及固定。

根据所述的谐振腔模块，所述谐振腔模块还包括两个光纤保护块，每个所述光纤保护块的中部开设有第二凹槽；两个所述光纤保护块分别设置于所述谐振腔模块的输入端和输出端，所述输入端光纤和输出端光纤分别穿过所述光纤保护块。

根据所述的谐振腔模块，所述低反光栅的反射率低于10％，所述高反光栅的反射率高于99.5％。

根据所述的谐振腔模块，所述输出端光纤为低反输出端光纤；输入端光纤为高反输入端光纤；并且所述输入端光纤和输出端光纤均为无源光纤；

所述有源光纤为掺镱光纤。

根据所述的谐振腔模块，所述无源光纤和有源光纤的尺寸及参数根据所述光纤激光器的激光输出功率进行设置。

为了实现本发明的另一发明目的，本发明提供了一种包括上述任一项所述的谐振腔模块的光纤激光器。

本发明将光纤激光器的谐振腔模块化，并将谐振腔模块设置为包括：低反光栅、高反光栅以及有源光纤，其中高反光栅与所述低反光栅平行设置；而有源光纤设置于所述低反光栅和高反光栅之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。由此，将谐振腔模块化，简化光纤激光器制作工序，让光纤激光器制作方便，维修简单；更有利于大批量生产。同时，可以提高光纤激光器的光束质量，在光纤激光器量产时，降低制作成本，提高其性价比。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光纤激光器的谐振腔模块的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光纤激光器的谐振腔模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的谐振腔模块的光路图；

图4是本发明实施例提供的光纤激光器的谐振腔模块的平面示意图；

图5是本发明实施例提供的光纤激光器的谐振腔模块的光纤槽的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的光纤激光器的谐振腔模块的光纤保护块的结构示意图。

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～图5，在本发明的第一实施例中，提供了一种光纤激光器的谐振腔模块100，包括：

低反光栅10，与输入端光纤80处于同侧；

高反光栅20，与低反光栅10平行设置，并且与输出端光纤90处于同侧；

有源光纤30，设置于所述低反光栅10和高反光栅20之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。

在该实施例中，光纤激光器的谐振腔模块100由低反光栅10、高反光栅20以及有源光纤30光纤组成。低反光栅10的反射率低于10％，所述高反光栅20的反射率高于99.5％。而有源光纤30为掺镱光纤，例如Yb掺镱光纤。

参见图1～图5，在本发明的第二实施例中，谐振腔模块100还包括：

光纤槽40，呈环状型，并且光纤槽40上设置有多个与有源光纤30相适配的第一凹槽41；所述第一凹槽41为U型或者V型，

有源光纤30容置于所述第一凹槽41内。此外，谐振腔模块100还包括相互适配的上盖50和底板60，盖50盖设在所述底板60上；

有源光纤30设置于底板60的中部，低反光栅10和高反光栅20分别设置于底板60的前端和后端。

在该实施例中，谐振腔模块100还包括光纤槽40该光纤槽40上设置有多个与有源光纤30相适配的第一凹槽41。该第一凹槽41的直径是略大于有源光纤30的直径，例如采用U型的第一凹槽41或者V型的第一凹槽41。由此，可以让光纤的侧边更好的与金属槽接触，确保良好的散热。另外，输出端光纤90为低反输出端光纤90，其光纤类型为无源光纤。输入端光纤80为高反输入端光纤80，光纤类型为无源光纤。谐振腔模块100还包括了上盖50和底板60，上盖50和底板60相互适配，两者之间构成一空腔，谐振腔模块100的部件设置于该空腔内。具体的，有源光纤30设置于底板60的中部，低反光栅10和高反光栅20分别设置于底板60的前端和后端。参见图3，光纤激光器的谐振腔模块100的光路。箭头方向为光的传播方向。光纤激光器的激光光源(泵源)输出激光，照射到高反光栅20上，透过有源光纤30再照射到低反光栅10上。

参见图2和图4，在本发明的第三实施例中，谐振腔模块100的有源光纤30的前半段沿逆时针方向盘绕；有源光纤30的后半段沿顺时针方向盘绕；并且有源光纤30的前半段和后半段的之间通过S型转换。优选的，有源光纤30通过胶水封灌，将有源光纤30密封及固定。以保护有源光纤30。而所述无源光纤和有源光纤30的尺寸及参数根据所述光纤激光器的激光输出功率进行设置。

在该实施例中，光纤激光器的模式控制主要通过两方面：光纤盘绕和模式剥离器。而为了提高谐振腔模块100的光束质量，对有源光纤30进行如下处理：

1、根据激光输出功率和有源光纤30的吸收系数，选择最适合的有源光纤30长度，

2、前一半有源光纤30采用逆时针盘绕，然后通过S型的转换(如图中201所标识的S线条所示)，后一半有源光纤采用顺时针盘绕；图2中箭头方向为光传播方向。

3、有源光纤30盘绕固定好后，采用低折射率的胶水灌封(如胶水折射率低于10％)，把光纤全部密封好；确保光纤不受振动的影响，并且有良好的散热。

参见图6，在本发明的第四实施例中，谐振腔模块100还包括两个光纤保护块70，每个光纤保护块70的中部开设有第二凹槽71；两个光纤保护块70分别设置于谐振腔模块100的输入端和输出端，输入端光纤80和输出端光纤90分别穿过光纤保护块70。

在该实施例中，为了更好保护输入输出光纤，光纤保护块70采用软硅胶制作，其中部开设有第二凹槽71，光纤可以从软硅胶中间穿过，外部有压力时，软硅胶块可以360度保护光纤；同时还有一定的密封作用，确保灰尘不能进入此模块中。

在上述多个实施例中的光纤激光器的谐振腔模块100，可以单独制作，只使用一种熔接机就可以一次性把整个谐振腔内部接点全部熔接完成。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种包括上述任一个实施例中谐振腔模块100的光纤激光器。光纤激光器具体包括了泵源、谐振腔模块100以及光纤输出头。谐振腔模块100适用于大部分光纤激光器；并且可根据光纤激光器功率大小来选择光纤的粗细，可根据光纤激光器整机的参数来确认此谐振腔模块100的光纤参数及尺寸大小。

综上所述，本发明将光纤激光器的谐振腔模块化，并将谐振腔模块设置为包括：低反光栅、高反光栅以及有源光纤，其中高反光栅与所述低反光栅平行设置；而有源光纤设置于所述低反光栅和高反光栅之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。由此，将谐振腔模块化，简化光纤激光器制作工序，让光纤激光器制作方便，维修简单；更有利于大批量生产。同时，可以提高光纤激光器的光束质量，在光纤激光器量产时，降低制作成本，提高其性价比。

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)

1.一种光纤激光器的谐振腔模块，其特征在于，包括：

低反光栅，与输入端光纤处于同侧；

高反光栅，与所述低反光栅平行设置，并且与输出端光纤处于同侧；

有源光纤，设置于所述低反光栅和高反光栅之间，并且位于所述光纤激光器输出激光的光路上。

2.根据权利要求1所述的谐振腔模块，其特征在于，所述谐振腔模块还包括：

光纤槽，呈环状型，并且所述光纤槽上设置有多个与所述有源光纤相适配的第一凹槽，所述第一凹槽为U型或者V型；

所述有源光纤容置于所述第一凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的谐振腔模块，其特征在于，所述谐振腔模块还包括相互适配的上盖和底板，所述上盖盖设在所述底板上；

所述有源光纤设置于所述底板的中部，所述低反光栅和高反光栅分别设置于所述底板的前端和后端。

4.根据权利要求3所述的谐振腔模块，其特征在于，所述有源光纤的前半段沿逆时针方向盘绕；所述有源光纤的后半段沿顺时针方向盘绕；并且所述有源光纤的前半段和后半段的之间通过S型转换。

5.根据权利要求4所述的谐振腔模块，其特征在于，所述有源光纤通过胶水封灌，将所述源光纤密封及固定。

6.根据权利要求1所述的谐振腔模块，其特征在于，所述谐振腔模块还包括两个光纤保护块，每个所述光纤保护块的中部开设有第二凹槽；两个所述光纤保护块分别设置于所述谐振腔模块的输入端和输出端，所述输入端光纤和输出端光纤分别穿过所述光纤保护块。

7.根据权利要求1所述的谐振腔模块，其特征在于，所述低反光栅的反射率低于10％，所述高反光栅的反射率高于99.5％。

8.根据权利要求1所述的谐振腔模块，其特征在于，所述输出端光纤为低反输出端光纤；输入端光纤为高反输入端光纤；并且所述输入端光纤和输出端光纤均为无源光纤；

所述有源光纤为掺镱光纤。

9.根据权利要求8所述的谐振腔模块，其特征在于，所述无源光纤和有源光纤的尺寸及参数根据所述光纤激光器的激光输出功率进行设置。

10.一种包括如权利要求1～9任一项所述的谐振腔模块的光纤激光器。