CN107681423A - 光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光纤激光器，包括第一泵浦源、第二泵浦源、泵浦合束器、光纤谐振腔和准直输出器；第一泵浦源的输出端连接泵浦合束器的第一输入端；第二泵浦源的输出端连接泵浦合束器的第二输入端；泵浦合束器的合束光输出端连接光纤谐振腔的输入端；光纤谐振腔的输出端连接准直输出器的输入端；准直输出器的输出端用于输出激光信号；其中，当第一泵浦源输出的泵浦光的波长和第二泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下变化时，光纤谐振腔对第一泵浦源输出的泵浦光的吸收系数，与其对第二泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝相反方向变化。本申请提供的方案能够提高输出激光信号的功率的稳定性。

Description

光纤激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，特别是涉及一种光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是指以掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质来输出激光信号的装置。凭借其光束质量高以及转换效率高等优点，已被广泛应用于材料加工、医疗、航空航天和光纤通信等技术领域。

对于传统的光纤激光器，当其工作于高温环境或低温环境下时，例如高于50℃或低于0℃的环境下，其输出的激光信号的功率会产生大幅度的波动。

发明内容

基于此，本申请提供一种光纤激光器，能够提高输出激光信号的功率的稳定性。

一种光纤激光器，包括第一泵浦源、第二泵浦源、泵浦合束器、光纤谐振腔和准直输出器；

所述第一泵浦源的输出端连接所述泵浦合束器的第一输入端；所述第二泵浦源的输出端连接所述泵浦合束器的第二输入端；所述泵浦合束器的合束光输出端连接所述光纤谐振腔的输入端；所述光纤谐振腔的输出端连接所述准直输出器的输入端；所述准直输出器的输出端用于输出激光信号；

其中，当所述第一泵浦源输出的泵浦光的波长和所述第二泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下变化时，所述光纤谐振腔对所述第一泵浦源输出的泵浦光的吸收系数，与其对所述第二泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝相反的方向变化。

在一个实施例中，所述泵浦合束器还具有反射光输出端，且所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；

所述光纤谐振腔包括高反光栅、低反光栅和有源光纤；

所述有源光纤的第一端为所述光纤谐振腔的输入端，所述有源光纤的第二端连接所述低反光栅的第一端；所述泵浦合束器的反射光输出端连接所述高反光栅的第一端；所述低反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输出端。

在一个实施例中，所述高反光栅还包括第二端；

所述光纤激光器还包括波分复用器和红外激光器；

所述波分复用器的第一输入端连接所述红外激光器的输出端，所述波分复用器的第二输入端连接所述高反光栅的第二端。

在一个实施例中，所述高反光栅的第一端与所述泵浦合束器的反射光输出端之间的连接通路上、以及所述有源光纤的第二端与所述低反光栅的第一端之间的连接通路上均附着有高折射率胶水；

所述泵浦合束器的合束光输出端与所述有源光纤的第一端之间的连接通路上附着有低折射率胶水。

在一个实施例中，所述光纤谐振腔包括高反光栅、低反光栅和有源光纤；

所述高反光栅的第一端连接所述有源光纤的第一端，所述高反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输入端；所述有源光纤的第二端连接所述低反光栅的第一端，所述低反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输出端。

在一个实施例中，所述泵浦合束器还具有反射光输出端，且所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；

所述光纤激光器还包括波分复用器和红外激光器；

所述波分复用器的第一输入端连接所述红外激光器的输出端，所述波分复用器的第二输入端连接所述泵浦合束器的反射光输出端。

在一个实施例中，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均为光栅反馈的半导体激光器。

在一个实施例中，所述光纤激光器还包括用于检测所述光纤激光器的输出功率的功率检测模块。

在一个实施例中，所述光纤激光器还包括用于检测所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的温度的温敏器件。

在一个实施例中，当所述第一泵浦源和所述第二泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度环境下变化时，所述光纤谐振腔对所述第一泵浦源输出的泵浦光的吸收系数，与其对所述第二泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝不同方向变化。

在一个实施例中，所述第一泵浦源的泵浦波长为915nm，且所述第二泵浦源的泵浦波长为976nm。

上述光纤激光器，设置第一泵浦源和第二泵浦源，且当所述第一泵浦源输出的泵浦光的波长和所述第二泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下变化时，所述光纤谐振腔对所述第一泵浦源输出的泵浦光的吸收系数，与其对所述第二泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝相反方向变化，相应地，光纤谐振腔对这两束泵浦光的吸收效率也会朝相反方向变化，即一个上升，另一个下降，这实现了一定程度上的相互补偿，因此提高了输出激光信号的功率的稳定性。

附图说明

图1为一个实施例中光纤激光器的结构示意图；

图2为另一个实施例中光纤激光器的结构示意图；

图3为又一个实施例中光纤激光器的结构示意图；

图4为有源光纤对各波长的光信号的吸收系数示意图；

图5为一个实施例中光纤激光器的器件排布示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

图1示出了一个实施例中的光纤激光器的内部结构，参照图1，所述光纤激光器包括第一泵浦源10、第二泵浦源20、泵浦合束器30、光纤谐振腔40和准直输出器50；

所述第一泵浦源10的输出端连接所述泵浦合束器30的第一输入端；所述第二泵浦源20的输出端连接所述泵浦合束器30的第二输入端；所述泵浦合束器30的合束光输出端连接所述光纤谐振腔40的输入端；所述光纤谐振腔40的输出端连接所述准直输出器50的输入端；所述准直输出器50的输出端用于输出激光信号；

其中，当所述第一泵浦源10输出的泵浦光的波长和所述第二泵浦源20输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下变化时，所述光纤谐振腔40对所述第一泵浦源10输出的泵浦光的吸收系数，与其对所述第二泵浦源20输出的泵浦光的吸收系数朝相反的方向变化。

其中，泵浦源(如第一泵浦源10和第二泵浦源20)一般选用半导体激光器，可用于输出泵浦光。并且，泵浦源具有泵浦波长，泵浦波长指的是基于该泵浦源的型号确定的其输出的泵浦光的波长，例如，型号为ST-925B的半导体激光器，其泵浦波长为915nm。

泵浦合束器30可用于将其接收到的多路泵浦光合束到一根光纤中输出，其内部结构一般为全光纤结构，光纤之间一般采用直接溶接的方式结合，端面直接溶融耦合与侧面溶接亲合。泵浦合束器30具有第一泵浦臂、第二泵浦臂和信号臂；第一泵浦臂中用于与外部器件连接的端口为该泵浦合束器30的第一输入端，第二泵浦臂中用于与外部器件连接的端口为该泵浦合束器30的第二输入端，信号臂中用于输出合束光的端口为该泵浦合束器30的合束光输出端。其中，信号臂可为10/125um的双包层光纤，其纤芯直径为10um，包层直径为125um，泵浦光通过两条泵浦臂耦合到信号光纤的内包层中，并且，在信号臂内，光信号在其纤芯内传输。

光纤谐振腔40可用于对输入的光信号进行反馈振荡，以及将经过振荡后的光信号输出至准直输出器50。

准直输出器50用于将光纤谐振腔40输出的光信号转化为准直光(平行光)。可以理解，光纤谐振腔40输出的光信号一般是发散的，因此不宜直接作为光纤激光器的激光信号输出，需先由准直器转化为准直光，再由准直输出器50的输出端输出。该准直光即为光纤激光器输出的激光信号，该激光信号可用作光源。可选地，准直输出器50的尾纤可为规格为10/125um的光纤，且输出光斑为1.5mm。

需要说明的是，半导体激光器输出的光信号的波长通常会随温度变化而发生漂移。更具体地，在高温情况下，半导体激光器输出的光信号的波长会随温度升高而增加；而在低温情况下，半导体激光器输出的光信号的波长会随温度降低而减小。由于光纤谐振腔40对不同波长的光信号的吸收系数不同，当光信号的波长发生变化时，光纤谐振腔40对该光信号的吸收效率也会随之发生相应的变化。

基于此，发明人付出创造性劳动后发现，在传统的光纤激光器中，其泵浦源输出的一般是单一波长的泵浦光。在此情况下，当光纤激光器工作于高温或低温环境下，光纤激光器中的泵浦源输出的泵浦光的波长会随温度变化而发生变化，相应地，光纤谐振腔40对该泵浦光的吸收效率也会随泵浦光的波长变化而发生变化，但对各泵浦光的吸收效率均朝相同方向变化，这正是导致光纤激光器输出的激光信号的功率(即光纤激光器的输出功率)产生波动的原因。

具体地，当光纤激光器工作于高温或低温环境下，泵浦源输出的泵浦光的波长随温度变化而发生漂移时，对于光纤激光器中仅有一个泵浦源的情况，光纤谐振腔40对该泵浦光的吸收效率必然只有一个变化方向，即上升或者下降；当光纤激光器中包含多个泵浦源，但各泵浦源的泵浦波长均相同时，光纤谐振腔40对各泵浦光的吸收效率也都是朝相同的方向变化，即要么都上升，要么都下降。可见，这两种情况下，光纤谐振腔40对泵浦源输出的泵浦光的吸收效率均朝单一的方向变化，导致光纤激光器的输出功率产生大幅度波动。

可以理解，当光纤激光器工作于高温或低温环境下，且温度发生变化时，泵浦源的泵浦波长作为其输出的泵浦光的波长变化的起点，可以影响光纤谐振腔40对其输出的泵浦光的吸收系数的变化方向。基于此，可基于光纤谐振腔40对不同波长的光信号的吸收系数，确定第一泵浦源10的泵浦波长和第二泵浦源20的泵浦波长。

具体地，确定的第一泵浦源10的泵浦波长(下文简称第一泵浦波长)和第二泵浦源20的泵浦波长(下文简称第二泵浦波长)需满足如下条件：当第一泵浦源10输出的泵浦光的波长以第一泵浦波长为起点和第二泵浦源20输出的泵浦光的波长以第二泵浦波长为起点在同一温度变化环境下变化时，光纤谐振腔40对这两个泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝相反的方向变化，即一个上升，另一个下降。

另外，可以理解，光纤谐振腔40对泵浦光的吸收系数与其对该泵浦光的吸收效率呈正相关，即吸收系数上升，吸收效率也随之上升，反之，吸收系数下降，吸收效率也随之下降。因此，当光纤谐振腔40对第一泵浦源10输出的泵浦光和第二泵浦源20输出的泵浦光的吸收系数朝相反的方向变化时，光纤谐振腔40对这两个泵浦源输出的泵浦光的吸收效率也朝相反的方向变化，这实现了一定程度上的相互补偿，因此提高了光纤激光器输出激光信号的功率的稳定性。

另外，需要说明的是，本申请提供的光纤激光器中的泵浦源的数量至少为两个，但不限于两个。不论光纤激光器中的泵浦源的数量是多少，只需要满足，当光纤激光器中的各泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下发生变化时，光纤谐振腔40对各泵浦源输出的泵浦光的吸收系数不全朝同一个方向变化，且在不同方向上的变化幅度能够互相抵消即可。

一并参照图1和图2，在图1示出的实施例的基础上，本实施例中，所述泵浦合束器30还具有反射光输出端，所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；所述光纤谐振腔40包括高反光栅41、低反光栅42和有源光纤43；

所述有源光纤43的第一端为所述光纤谐振腔40的输入端，所述有源光纤43的第二端连接所述低反光栅42的第一端；所述泵浦合束器30的反射光输出端连接所述高反光栅41的第一端；所述低反光栅42的第二端为所述光纤谐振腔40的输出端。

其中，高反光栅41是指反射率高的光纤光栅，主要用于反射光信号，待反射的光信号通过其第一端射入高反光栅41的反射部件，经高反光栅41的反射部件反射后的光信号也通过其第一端射出。可选地，高反光栅41的反射率为99.5％，在此情况下，一束功率为28W的光信号从该高反光栅41的第一端射入，经该高反光栅41的反射部件反射后，则有27.86W的光信号从其第一端射出。另外，高反光栅41可以为在10/125um(即纤芯直径为10um，包层直径为125um)双包层光纤上刻写的啁啾光栅。

低反光栅42是指反射率低的光纤光栅，也用于反射光信号，待反射的光信号通过其第一端射入低反光栅42的反射部件，经低反光栅42的反射部件反射后的光信号也通过其第一端射出，未经反射的光信号则从其第二端射出。可选地，低反光栅42的反射率为10％。另外，低反光栅42也可为在规格为10/125双包层光纤上刻写的啁啾光栅。

有源光纤43作为增益介质，可用于对其接收的光信号进行吸收，例如吸收来自泵浦合束器30的合束光。可选地，有源光栅使用规格为10/128um(纤芯直径为10um，包层直径为128um)的双包层掺镱光纤，且其长度13m。例如，当第一泵浦波长为915nm，且第二泵浦波长为976nm时，有源光纤43对泵浦合束器输出的合束光进行吸收后，输出波长为1064nm的光信号。

需要说明的是，泵浦合束器30的信号臂的两端各有一个端口，其中一个端口为上文所述的用于输出合束光的端口，即合束光输出端，另一个端口则为反射光输出端，由于信号臂的两端是连通的，即合束光输出端与反射光输出端连通，从合束光输出端输入的光信号可以从反射光输出端输出。

基于此，在本实施例中，可将泵浦合束器30设置在光纤谐振腔40内，即在光纤激光器内部将泵浦合束器30放置在高反光栅41和低反光栅42之间。在此情况下，泵浦合束器30的合束光输出端射出合束光至有源光纤43的第一端，有源光纤43对该合束光进行吸收处理，处理后的光信号从有源光纤43的第二端射出，并从低反光栅42的第一端射入，低反光栅42反射该处理后的光信号，反射后的光信号依次经过低反光栅42的第一端、有源光纤43的第二端、有源光纤43的第一端、泵浦合束器30的合束光输出端、泵浦合束器30的反射光输出端、再从高反光栅41的第一端射入，高反光栅41反射该经过低反光栅42反射后的光信号，经高反光栅41反射后的光信号沿原路返回低反光栅42，以此实现光信号的振荡，最终从低反光栅42的第二端输出振荡后的光信号。

另外，在高反光栅41的第一端与泵浦合束器30的反射光输出端之间的连接通路上以及有源光纤43的第二端与低反光栅42的第一端之间的连接通路上均附着有高折射率胶水(分别为图2中的621和623)，在泵浦合束器30的合束光输出端与有源光纤43的第一端之间的连接通路上附着有低折射率胶水(图2中的622)。其中，高折射率胶水用于滤除未被有源光纤43吸收的泵浦光，低折射率胶水用于放置光信号泄露，以及用作物理抗损的外包层，以保护其所在的连接通路。

在上一个实施例的基础上，本实施例中，所述高反光栅41还包括第二端；

所述光纤激光器还包括波分复用器70和红外激光器80；

所述波分复用器70的第一输入端连接所述红外激光器80的输出端，所述波分复用器70的第二输入端连接所述高反光栅41的第二端。

在某些情况下，基于有源光纤43吸收后的光信号输出的激光信号，其波长可能处于人眼不可见的范围内，此时用户无法直观地感知到光纤激光器输出的激光信号。因此，在本实施例中，通过红外激光器80输出红外光信号，并通过波分复用器70(WavelengthDivision Multiplexing，WDM)对该红外光信号进行耦合，使之通过准直输出器50输出，以充当指示光。其中，WDM的光纤的规格可为10/125um。

具体地，高反光栅41还包括第二端，可以理解，从高反光栅41的第二端射入的光信号，能够从高反光栅41的第一端射出。因此，波分复用器70可以通过高反光栅41的第二端将红外光信号耦合至光纤激光器的主光路上，进而使之通过准直输出器50输出。

一并参照图1和图3，在图1示出的实施例的基础上，本实施例中，所述光纤谐振腔40包括高反光栅41、低反光栅42和有源光纤43；

所述高反光栅41的第一端连接所述有源光纤43的第一端，所述高反光栅41的第二端为所述光纤谐振腔40的输入端；所述有源光纤43的第二端连接所述低反光栅42的第一端，所述低反光栅42的第二端为所述光纤谐振腔40的输出端。

其中，高反光栅41、低反光栅42以及有源光纤43本身的性质及功能与上文所述的“将泵浦合束器30设置在光纤谐振腔40内”的实施例相同，此处不加赘述。

在本实施例中，可将泵浦合束器30设置在光纤谐振腔40外，即在光纤激光器内部不将泵浦合束器30放置在高反光栅41和低反光栅42之间，而将高反光栅41放置在泵浦合束器30和低反光栅42之间。在此情况下，泵浦合束器30的合束光输出端输出合束光至高反光栅41的第二端，此时高反光栅41不对该合束光进行反射，而是从其第一端输出该合束光至有源光纤43的第一端，有源光纤43对该合束光进行吸收处理，处理后的光信号从有源光纤43的第二端射出，并从低反光栅42的第一端射入，低反光栅42反射该处理后的光信号，反射后的光信号依次经过低反光栅42的第一端、有源光纤43的第二端、有源光纤43的第一端、再从高反光栅41的第一端射入，高反光栅41反射该经过低反光栅42反射后的光信号，经高反光栅41反射后的光信号从高反光栅41的第一端射出、沿原路返回低反光栅42，以此实现光信号的振荡，最终从低反光栅42的第二端输出振荡后的光信号。

在本实施例中，经低反光栅42和高反光栅41反射后的光信号不通过泵浦合束器30，因此可以有效避免反射后的光信号打坏泵浦源。

另外，在高反光栅41的第二端与泵浦合束器30的合束光输出端之间的连接通路上以及高反光栅41的第一端与有源光纤43的第一端之间的连接通路上均附着有低折射率胶水(分别为图3中的631和632)，有源光纤43的第二端与低反光栅42的第一端之间的连接通路上附着有高折射率胶水(图3中的633)。其中，高折射率胶水用于滤除未被有源光纤43吸收的泵浦光，低折射率胶水用于放置光信号泄露，以及用作物理抗损的外包层，以保护其所在的连接通路。

在上一个实施例的基础上，本实施例中，所述泵浦合束器30还具有反射光输出端，且所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；

所述光纤激光器还包括波分复用器70和红外激光器80；

所述波分复用器70的第一输入端连接所述红外激光器80的输出端，所述波分复用器70的第二输入端连接所述泵浦合束器30的反射光输出端。

本实施例与上文所述的“波分复用器70通过高反光栅41的第二端将红外光信号耦合至光纤激光器的主光路上”的实施例的区别在于，本实施例中，基于泵浦合束器30的合束光输出端与反射光输出端的连通性，波分复用器70可通过泵浦合束器30的反射光输出端将红外光信号耦合至光纤激光器的主光路上，进而使之通过准直输出器50输出。

另外，需要说明的是，在泵浦合束器内部，其两条泵浦臂及一条信号臂是互相连通的，基于本领域的常用表示方式，在图2及图3中，用同一个端口表示第一输入端、第二输入端及反射光输出端。可以理解，在实体连接中，第一输入端、第二输入端及反射光输出端可以为三个不同的物理端口。

在本申请提供的任一实施例的基础上，本实施例中，所述第一泵浦源10和所述第二泵浦源20均为光栅反馈的半导体激光器。

其中，光栅反馈的半导体激光器一般指具有体光栅反馈的半导体激光器。本实施例选用具有体光栅反馈的半导体激光器，能够使该半导体激光器输出的泵浦光的波长在特定的温度范围内保持稳定，例如20℃～30℃。

在本申请提供的任一实施例的基础上，本实施例中，所述光纤激光器还包括用于检测所述光纤激光器的输出功率的功率检测模块90。

其中，功率检测模块90可以为光电探测器，光电探测器是指能将光信号转化为电信号的器件，可用于获取用于检测光纤激光器输出功率的电信号。具体地，光电探测器具有用于采集与光纤激光器输出的激光信号具有相同功率的光信号的光信号采集端和用于输出电信号的电信号输出端out。可选地，光电探测器为光电二极管。

在具体实施时，光信号采集端连接光纤激光器中能采集到与光纤激光器输出的激光信号具有相同功率的光信号的端口，例如直接连接波分复用器70的输出端，或者，光信号采集端还可以通过耦合器连接准直输出器50的输入端，在此情况下，光信号采集端直接采集光纤激光器输出的激光信号。

关于直接连接波分复用器70的输出端的一种情况，参照图2，对于上文所述的“波分复用器70的第二输入端连接高反光栅41的第二端”的情况，待反射的光信号从高反光栅41的第一端射向高反光栅41的反射部件，经高反光栅41的反射部件反射后的光信号也通过其第一端射出，而未被反射的光信号，则会发生透射，并从其第二端射出，可以理解，高反光栅41第二端射出的光信号与光纤激光器的准直输出器50输出的激光信号的功率是一致的，因此，高反光栅41的第二端射出的光信号从波分复用器70的第二输入端射入，并从波分复用器70的输出端输出，光电探测器采集波分复用器70的输出端射出的光信号，即可获得用于检测光纤激光器输出功率的电信号。

关于直接连接波分复用器70的输出端的另一种情况，参照图3，对于上文所述的“波分复用器70的第二输入端连接泵浦合束器30的反射光输出端”的情况，高反光栅41透射的光信号会通过泵浦合束器30的合束光输出端到达泵浦合束器30的反射光输出端，进而到达波分复用器70的输出端，基于相同的理由，光电探测器采集波分复用器70的输出端射出的光信号，即可获得用于检测光纤激光器输出功率的电信号。

另外，电信号输出端out可用于连接用于判断该电信号是否正常的外部处理器件，如微控制器。可以理解，在实际产品中，电信号输出端out可做成一个预留接口，供用户根据实际需要使用。

可以理解，获得该电信号后，即可监测光纤激光器输出的激光信号的功率，进而在监测到输出的激光信号的功率出现异常时，及时采取保护措施，如关断光纤激光器，以避免造成危害及进一步损失。

在本申请提供的任一实施例的基础上，本实施例中，所述光纤激光器还包括用于检测所述第一泵浦源10和所述第二泵浦源20的温度的温敏器件(未图示)。

其中，温敏器件对温度敏感，能够在不同的温度下表现出不同的电信号，可用于获取光纤激光器中的第一泵浦源10和第二泵浦源20的实时温度对应的电信号。

可以理解，获得该电信号后，即可监测第一泵浦源10和第二泵浦源20的温度，进而在监测到温度出现异常时，及时采取保护措施，如关断光纤激光器，以避免造成危害及进一步损失。另外，在实际产品中，温敏器件中用于输出电信号的端口可做成一个预留接口，供用户根据实际需要使用。

可选地，温敏器件包括第一热敏电阻和第二热敏电阻，第一热敏电阻靠近第一泵浦源10放置，用于检测第一泵浦源10的温度；第二热敏电阻靠近第二泵浦源20放置，用于检测第二泵浦源20的温度。

在本申请提供的任一实施例的基础上，本实施例中，所述第一泵浦源的泵浦波长为915nm，且所述第二泵浦源的泵浦波长为976nm。

参照图4，是光纤谐振腔40中的有源光纤43对各波长的光信号的吸收系数示意图，其横坐标Wavelength表示光信号的波长，纵坐标Multimode Absorption(dB/m)表示有源光纤43对光信号的吸收系数。

基于上文所述的关于第一泵浦波长和第二泵浦波长的选取要求，以及图4示出的光纤谐振腔40中的有源光纤43对各波长的光信号的吸收系数，可知，第一泵浦波长和第二泵浦波长有多个满足条件的数值组合。例如，第一泵浦波长可为915nm，且第二泵浦波长可为940nm。

在本实施例中，基于反复试验，可将第一泵浦波长确定为915nm，且第二泵浦波长确定为976nm。该数值组合相较于其它数值组合，能够在光纤激光器工作于高温或低温环境下时，使得其输出功率的稳定性最佳。

接下来，以选用泵浦波长为915nm且功率为30w的半导体激光器作为第一泵浦源10，泵浦波长为976nm且功率为27w的半导体激光器作为第二泵浦源20的光纤激光器(下文简称第一光纤激光器)为例进行说明。在正常使用温度(如室温25℃)下，该光纤激光器的输出功率为26.72W、光束质量为1.08(小于1.1)、光谱中心为1080.2nm以及3dB谱宽为0.5nm，可见该光纤激光器能够保持较窄线宽输出。并且，该光纤激光器的电压为9.02V，电流为8.2A，电光效率为37.7％。

需要说明的是，传统的光纤激光器的整体电光效率一般为30％左右，但在航空航天等对机器效率有着高精度要求的特殊领域，30％的效率是不够理想的。然而，本申请提供的光纤激光器较现有光纤激光器而言，电光效率提高了7％左右，在电光效率上能够满足上述特殊领域的要求。

具体地，在各温度(高温、室温及低温)情况下，实验测得的第一光纤激光器的输出功率的情况如下表表1所示。

表1

基于表1中的数据可知，在50℃情况下(高温)，第一光纤激光器开光100s后功率下降仅为10.3％；在25℃情况下(室温)，开光100s后功率下降4.2％；在-40℃情况下(低温)，开光100s后功率仍可达23.78W，且功率上升12.4％，表明该第一光纤激光器能够较快地提升功率，并且在低温情况下，可以增加电流及提高功率。

另外，再对其两个泵浦源均为泵浦波长为915nm且功率为27w的半导体激光器的光纤激光器(下文简称第二光纤激光器)情况进行补充说明，以跟上述第一光纤激光器进行对比。当光纤激光器中的两个泵浦源都选用泵浦波长为915nm，功率为27w的半导体激光器时，在正常使用温度(如室温25℃)下，该光纤激光器的电压为8.77V，电流为8.36A，电光效率为36.3％。

具体地，在各温度(高温、室温及低温)情况下，实验测得的第二光纤激光器的输出功率的情况如下表表2所示。

表2

比较表1和表2中的数据可知，工作于高温及低温环境下，第一光纤激光器相较于第二光纤激光器，其输出功率的稳定性更好。

另外，本申请的各实施例提供的光纤激光器可适用于持续工作时间较短的场景(如持续工作时间等于或低于100s的场景)，如持续开光30s，然后间隔20s，再持续开光30s，然后再间隔20s，以此循环的场景。更具体地，可适用于激光制导或激光手枪等使用场景。

需要说明的是，传统的光纤激光器中通常设置有用于散热的风冷部件，如风道和风扇。然而，风冷部件使得光纤激光器的体积及重量均大幅度增加，这给光纤激光器的应用带来了许多麻烦，例如无法适用航空航天等对激光光源的体积及重量指标有着严格要求的特殊领域、以及不便于集成及装配等。

然而，本申请的各实施例提供的光纤激光器可应用于上述持续工作时间较短的场景，因此在省去风冷部件的情况下，仍能够正常工作，则可以通过省去风冷部件实现体积和重量的大幅减小。另外，在此基础上，如图5所示，光纤激光器还包括机壳，并且，基于合理的热模拟计算，可在机壳内可紧凑排布各器件，从而进一步减小体积及重量。但需要说明的是，由于光纤盘绕直径过小会导致电光效率下降，在排布各器件时，需保证光纤盘绕直径大于预设值，可选地，预设值为60mm。

对于实际产品而言，传统的输出功率为1～20W的光纤激光器，其重量一般为3.8KG，外形体积参数(长*宽*高)为226mm*150mm*60mm。然而，本申请的各实施例提供的光纤激光器，通过省去风冷部件及紧凑排布各器件，使得其重量为0.9KG，外形体积参数为191mm*90mm*25mm。可见，本申请的各实施例提供的光纤激光器的重量及体积均明显优于传统的光线激光器，能够适用如航空航天等对激光光源的体积及重量指标有着严格要求的特殊领域。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光纤激光器，其特征在于，包括第一泵浦源、第二泵浦源、泵浦合束器、光纤谐振腔和准直输出器；

所述第一泵浦源的输出端连接所述泵浦合束器的第一输入端；所述第二泵浦源的输出端连接所述泵浦合束器的第二输入端；所述泵浦合束器的合束光输出端连接所述光纤谐振腔的输入端；所述光纤谐振腔的输出端连接所述准直输出器的输入端；所述准直输出器的输出端用于输出激光信号；

其中，当所述第一泵浦源输出的泵浦光的波长和所述第二泵浦源输出的泵浦光的波长在同一温度变化环境下变化时，所述光纤谐振腔对所述第一泵浦源输出的泵浦光的吸收系数，与其对所述第二泵浦源输出的泵浦光的吸收系数朝相反的方向变化。

2.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦合束器还具有反射光输出端，且所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；

所述光纤谐振腔包括高反光栅、低反光栅和有源光纤；

所述有源光纤的第一端为所述光纤谐振腔的输入端，所述有源光纤的第二端连接所述低反光栅的第一端；所述泵浦合束器的反射光输出端连接所述高反光栅的第一端；所述低反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输出端。

3.如权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅还包括第二端；

所述光纤激光器还包括波分复用器和红外激光器；

所述波分复用器的第一输入端连接所述红外激光器的输出端，所述波分复用器的第二输入端连接所述高反光栅的第二端。

4.如权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述高反光栅的第一端与所述泵浦合束器的反射光输出端之间的连接通路上、以及所述有源光纤的第二端与所述低反光栅的第一端之间的连接通路上均附着有高折射率胶水；

所述泵浦合束器的合束光输出端与所述有源光纤的第一端之间的连接通路上附着有低折射率胶水。

5.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤谐振腔包括高反光栅、低反光栅和有源光纤；

所述高反光栅的第一端连接所述有源光纤的第一端，所述高反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输入端；所述有源光纤的第二端连接所述低反光栅的第一端，所述低反光栅的第二端为所述光纤谐振腔的输出端。

6.如权利要求5所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦合束器还具有反射光输出端，且所述反射光输出端与所述合束光输出端连通；

所述光纤激光器还包括波分复用器和红外激光器；

所述波分复用器的第一输入端连接所述红外激光器的输出端，所述波分复用器的第二输入端连接所述泵浦合束器的反射光输出端。

7.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均为光栅反馈的半导体激光器。

8.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器还包括用于检测所述光纤激光器的输出功率的功率检测模块。

9.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器还包括用于检测所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的温度的温敏器件。

10.如权利要求1至9任一项所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一泵浦源的泵浦波长为915nm，且所述第二泵浦源的泵浦波长为976nm。