CN111211470A - 合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元，激光器包括：多个激光器单元，用于输出激光；时序单元，与多个所述激光器单元连接，用于控制所述激光器单元输出激光的脉冲时序；合束单元，与多个所述激光器单元的输出端连接，用于将接收到的激光合束后输出。合束脉冲光纤激光器通过时序单元控制多个激光器单元输出激光的脉冲时序，而合束单元将多个激光器单元输出的激光合束，可以实现将多个激光器单元输出激光的功率叠加，从而获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大，从而参数性能也更好。

Description

合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元

技术领域

本申请涉及光学仪器制造领域，具体而言，涉及一种合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元。

背景技术

脉冲光纤激光器具有高峰值功率、高光束质量、高转换效率、高稳定性、极好的散热性、紧凑灵活的结构等优势，能够进一步提高激光输出特性。在工业制造，甚至军事领域，脉冲光纤激光器已展现出了很强的应用潜力，尤其是在激光打标、焊接、清洗等应用场景中已广泛使用，随着应用的深入，对高功率脉冲光纤激光器的参数要求也越来越高。

但目前的脉冲光纤激光器的平均功率，脉冲能量，脉冲宽度等参数受限于单腔激光器的高功率器件及转换效率、散热、稳定性等工艺问题，难以产出高性能的高功率脉冲光纤激光器，将其投入使用以满足高速发展的工业应用的需求。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元，从而得到高性能的高功率脉冲光纤激光器。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种合束脉冲光纤激光器，包括：多个激光器单元，用于输出激光；时序单元，与多个所述激光器单元连接，用于控制所述激光器单元输出激光的脉冲时序；合束单元，与多个所述激光器单元的输出端连接，用于将接收到的激光合束后输出。

在本申请实施例中，合束脉冲光纤激光器通过时序单元控制多个激光器单元输出激光的脉冲时序，而合束单元将多个激光器单元输出的激光合束，可以实现将多个激光器单元输出激光的功率叠加，从而获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大，从而参数性能也更好。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述时序单元包括主控单元和多个分控单元，所述主控单元分别与每个所述分控单元连接，用于下发指令给每个所述分控单元；每个所述分控单元与每个所述激光器单元对应连接，用于根据所述指令，控制所述激光器单元输出激光的脉冲时序。

在该实现方式中，合束脉冲光纤激光器的每个激光器单元对应连接一个分控单元，而分控单元与主控单元连接，可以实现主控单元下发指令，每个分控单元则根据指令确定出对应的激光器单元输出激光的脉冲时序，有利于对每个激光器单元的时序调整，从而便于获取所需功率的脉冲光纤激光。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述激光器单元包括激光源，所述激光源与其对应的分控单元连接，用于在所述分控单元的控制下输出激光。

在该实现方式中，合束脉冲光纤激光器的激光源与其对应的分控单元连接，可以在分控单元的控制下输出激光，从而使得多个激光源的输出时序可控，便于获取所需功率的脉冲光纤激光。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述激光器单元还包括放大器，所述放大器用于将所述激光源输出的激光的功率进行放大后输出。

在该实现方式中，通过设置放大器将激光源输出的激光的功率进行放大后输出，便于提升激光器单元输出的脉冲光纤激光的功率，提高合束脉冲光纤激光器的功率上限。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述激光器单元还包括在线隔离器，所述在线隔离器用于隔离所述激光器单元输出的激光经反射回来的激光。

在该实现方式中，合束脉冲光纤激光器通过设置在线隔离器，能够保持激光源的隔离度，防止回返进入光源致使激光源及放大器造成不可逆的毁灭，也可以将其重新耦合进光纤中，以便激光器单元将激光输出。

第二方面，本申请实施例提供一种脉冲光纤激光合束方法，应用于如第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中的分控单元，所述方法包括：接收所述主控单元发送的控制指令；根据所述控制指令，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的激光输出指令；将所述激光输出指令发送至所述对应的激光器单元，以控制所述对应的激光器单元输出激光。

在本申请实施例中，通过接收主控单元发送的控制指令以确定出对应的激光器单元的激光输出指令，从而控制该激光器单元输出激光，可以调整该激光器单元的脉冲时序，有利于获取所需峰值功率和/或脉冲宽度的脉冲光纤激光。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述控制指令中包含基准脉冲时序，所述根据所述控制指令，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的激光输出指令，包括：根据所述基准脉冲时序，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的延时；根据所述控制指令和所述延时，确定出所述激光输出指令。

在该实现方式中，根据基准脉冲时序确定出对应的激光器单元的延时，进一步确定出激光输出指令，可以更准确地控制激光器单元输出激光的脉冲时序。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述根据所述基准脉冲时序，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的延时，包括：根据与所述分控单元对应的激光器单元在光路中所使用的光纤的长度，确定出对应的光程差；基于所述基准脉冲时序，确定出补偿所述光程差的所述延时。

在该实现方式中，通过激光器单元在光路中所使用的光纤的长度确定出对应的光程差，从而基于基准脉冲时序确定出补偿该光程差的延时，有利于更加准确地控制激光器单元输出激光的脉冲时序，从而能够更准确地输出脉冲时序同步的脉冲光纤激光。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，在所述对应的激光器单元输出激光后，所述方法还包括：获取所述对应的激光器单元输出激光的输出脉冲时序；确定出所述输出脉冲时序与所述基准脉冲时序之间的时序差异；确定出补偿所述时序差异的调节延时，以使所述分控单元根据所述调节延时调整所述激光输出指令。

在该实现方式中，通过获取对应的激光器单元输出激光的输出脉冲时序，确定出与基准脉冲时序之间的时序差异，进一步确定出调节延时，使分控单元根据调节延时调整激光输出指令，有利于更准确地控制激光器单元输出激光的脉冲时序，从而有利于获取更高功率，更强脉冲能量的脉冲光纤激光。

第三方面，本申请实施例提供一种脉冲光纤激光合束方法，应用于第一方面或第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中的时序单元，所述方法包括：获得包含基准脉冲时序的控制指令，并从所述控制指令中确定出所述基准脉冲时序；获取每个所述激光器单元预估的输出激光的预估脉冲时序；根据所述预估脉冲时序和所述基准脉冲时序，确定出对应的激光器单元的激光输出指令；将每个所述激光输出指令发送至对应的激光器单元，控制对应的激光器单元输出激光。

通过将每个激光器单元预估的输出激光的预估脉冲时序结合基准脉冲时序，确定出对应的激光输出指令，以控制对应的激光器单元输出激光的脉冲时序，有利于获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大。

第四方面，本申请实施例提供一种分控单元，应用于第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中，所述分控单元用于执行如第二方面或第二方面的第一种至第三种可能的实现方式中任一项所述的脉冲光纤激光合束方法。

第五方面，本申请实施例提供一种时序单元，应用于第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中，所述时序单元用于执行如第三方面所述的脉冲光纤激光合束方法。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种合束脉冲光纤激光器的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种合束脉冲光纤激光器的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种合束脉冲光纤激光器的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的一种应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法的流程图。

图5为本申请实施例提供的一种应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法的流程图。

图6为本申请实施例提供的脉冲同步的脉冲光纤激光的示意图。

图7为本申请实施例提供的脉冲不同步的脉冲光纤激光的示意图。

图标：10-合束脉冲光纤激光器；11-时序单元；111-主控单元；112-分控单元；12-激光器单元；121-激光源；122-放大器；123-在线隔离器；13- 合束单元。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种合束脉冲光纤激光器10 的结构示意图。在本实施例中，合束脉冲光纤激光器10可以包括时序单元 11、多个激光器单元12，以及合束单元13。时序单元11可以与多个激光器单元12连接，用于控制激光器单元12输出激光的脉冲时序；合束单元 13可以与多个激光器单元的输出端连接，用于将接收到的脉冲光纤激光合束后输出。

在本实施例中，时序单元11可以为实现控制功能的模块、器件、设备等，例如单片机、微处理器、个人电脑、移动终端等。时序单元11可以获得包含基准脉冲时序的控制指令，例如通过接收其他设备发送的控制指令，或者基于用户的操作生成控制指令等方式获得控制指令，其中，控制指令可以用于控制与时序单元11的多个激光器单元12输出激光。

获得控制指令后，时序单元11可以调整每个激光器单元12输出激光的脉冲时序。示例性的，时序单元11可以获取每个激光器单元12输出激光的预估脉冲时序，此处预估脉冲时序表示预估该激光器单元12输出激光时的脉冲时序。示例性的，可以通过确定出该激光器单元12在光路中所使用的光纤的长度，并根据使用的光纤的长度确定出对应的光程差，从而进一步确定出该激光器单元的预估脉冲时序。当然，影响激光器单元的预估脉冲时序的因素，不限定于该激光器单元12在光路中所使用的光纤的长度，还可以包括其他因素，例如激光器单元12输出激光的输出脉冲时序，因此，此处确定预估脉冲时序的方式，不应视为对本申请的限定。

确定出每个激光器单元12的预估脉冲时序后，时序单元11可以根据控制指令中的基准脉冲时序和对应的激光器单元12的预估脉冲时序，确定出该激光器单元12的激光输出指令，并将每个激光输出指令发送至对应的激光器单元12，从而控制对应的激光器单元输出激光。这样可以根据实际需要调整每个激光器单元12输出激光的脉冲时序(例如需要获取脉冲能量更强、功率更高的激光，可以控制多个激光器单元输出脉冲时序一致的激光；若是需要脉冲宽度更宽的激光，则可以控制激光器单元12输出激光的脉冲时序间隔预设的时间，例如在一个激光器单元12输出激光的脉冲处于低谷值时，控制另一激光器单元12输出激光的脉冲处于峰值，从而能够使得叠加的激光具有更宽的脉冲宽度)，从而使得合束脉冲光纤激光器10可以具有更灵活的控制方式，输出的激光具有更宽的脉冲范围、更高的功率、更强的脉冲强度等。

需要说明的是，此处的时序单元11，仅是示例性的一种，以下，将给出另一种时序单元11的形式，以更精准高效地对合束脉冲光纤激光器10 输出激光的脉冲时序进行控制。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的另一种合束脉冲光纤激光器的结构示意图。

在本实施例中，时序单元11可以包括主控单元111和与主控单元111 连接的多个分控单元112，而每个分控单元112可以分别与一个激光器单元12对应连接。其中，主控单元111可以下发指令(可以为控制指令)给每个分控单元112，每个分控单元112则可以根据该指令，控制对应的激光器单元12输出激光的脉冲时序。当然，时序单元11也可以包括一个主控单元111和一个分控单元112的情况，一个分控单元112则对应连接多个激光器单元12，用于控制对应的激光器单元12输出激光的脉冲时序，因此，此处以时序单元11包括主控单元111和多个分控单元112为例对时序单元12 进行介绍，不应视为对本申请的限定。

在本实施例中，激光器单元12可以包括激光源121、放大器122和在线隔离器123。激光源121可以与对应的分控单元112连接，以在对应的分控单元112的控制下输出激光，从而调整输出激光的脉冲时序。而放大器 122可以与激光源121的输出端连接，用于将激光源121输出的激光的功率放大后输出。而在线隔离器123可以与放大器122连接，可以用于隔离激光器单元输出的激光(即，激光源121输出的激光经放大器122放大后经过在线隔离器123后输出的激光)经反射后反射回来的激光，并可以将反射的激光重新耦合进光路中，减小激光在传输路径中的损失。

在本实施例中，合束单元13可以与多个激光器单元的输出端连接，用于将接收到的激光合束后输出。

示例性的，合束单元13可以为常见的三输入臂合束器、七输入臂合束器、十九输入臂合束器等，此处不作限定。对应的，每条输入臂对应连接一个激光器单元12的输出端，从而将各个激光器单元12输出的脉冲激光通过对应的输入臂输入合束器后进行合束，以使合束单元13可以输出合束后的激光。

本申请实施例将以一个实际的应用例子，对本申请提供的合束脉冲光纤激光器10进行介绍。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种合束脉冲光纤激光器的结构示意图。

在本实施例中，时序单元12可以包括主控单元111和多个分控单元112，每个分控单元112分别连接一个激光器单元12。主控单元111可以通过发送控制指令给每个分控单元112，每个分控单元112则可以确定出对应连接的激光器单元12的延时，确定出对应的指令发送给对应的激光器单元12 以控制该激光器单元12输出激光的脉冲时序。

在本实施例中，可以采用200W(瓦特)的MOPA(Master Oscillator Power-Amplifier，主控振荡器的功率放大器)脉冲光纤激光器作为激光器单元12，该激光器单元12的激光源121为CWG(Composite Waveguide，复合波导)高功率激光器，激光器单元12的输出波长为1064nm(纳米)，脉冲宽度10ns～500ns(纳秒)可调，重复频率1～4000kHz(赫兹)。

对应的，该激光器单元12的放大器122可以包括三级放大级，采用 MOPA技术对激光源121输出的激光进行三级放大(即，放大器122的第一放大级可以与激光源121的输出端连接，而第二放大级可以与第一放大级的输出端连接，第三放大级可以与第二放大级的输出端连接，从而第一放大级可以将激光源121输出的激光进行放大后输出至第二放大级，而第二放大级可以将第一放大级输出的激光进行放大后输出至第三放大级，以及，第三放大级可以将第二放大级输出的激光进行放大后输出，从而实现对激光源121输出的激光进行三级放大)。经过三级放大可以输出平均功率 200W的脉冲激光，且脉冲宽度可以一致，重复频率可以一致，脉冲能量为 2mJ(毫焦耳)。

示例性的，在线隔离器123可以根据激光源121、放大器122以及实际需要进行选取，此处在线隔离器123的具体选型不作限定。通过设置在线隔离器123，能够保持激光源121的隔离度，防止回返进入光源致使激光源 121及放大器122造成不可逆的毁灭，也可以将其重新耦合进光纤中，以便激光器单元12将激光输出。

需要说明的是，本实施例中以200W(瓦特)的MOPA脉冲光纤激光器作为激光器单元12(包括激光源121、放大器122和在线隔离器123)，但在实际情况中激光器单元12的具体选型时可以以实际需要为准，并不限定于此种激光器单元12，因此，此处不应视为对本申请的限定。

示例性的，激光器单元12各个部件(激光源121、放大器122、在线隔离器123)之间的连接、激光器单元12与合束单元13之间的连接，可以选用合适的光纤(可以根据放大器122和合束单元13的规格进行选取)以保证激光的有效传输。例如，200W的MOPA脉冲光纤激光器(即激光器单元12)与三输入臂合束器(合束单元13)的一条输入臂连接时，可选用30um芯径0.065NA(Numerical Aperture，数值孔径)的信号纤，采用30um 芯径光源的方案相较多模输出光源在技术支持上更为成熟，也具备更高的可制造性及稳定性。但此种方式不应视为对本申请的限定，可以以实际情况和需求为准。

而在合束单元13将多条(例如3条输入臂，对应的，激光器单元12 的数量也为3)输入臂输入的脉冲光纤激光进行合束后，可以输出至QBH (光纤激光光缆)，从而将合束后的脉冲光纤激光输出。

以此种合束脉冲光纤激光器10进行激光合束，可以调控每个激光器单元12输出的脉冲时序，从而使得合束脉冲光纤激光器10输出的脉冲光纤激光可以具有更高的功率(200W×3＝600W，即，可以实现将多个200W的 MOPA脉冲光纤激光器的功率叠加，实现600W的脉冲光纤激光输出)，可以具有更强的脉冲能量(可以实现多个激光器单元12的脉冲能量的叠加)，以及，具有更宽的脉冲宽度可调范围。

本申请实施例提供的合束脉冲光纤激光器，通过时序单元控制多个激光器单元输出激光的脉冲时序，而合束单元将多个激光器单元输出的激光合束，可以实现将多个激光器单元输出激光的功率叠加，从而获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大，从而参数性能也更好。

以及，采用合束脉冲光纤激光器对激光进行合束以得到高功率的脉冲光纤激光，可以实现将高输出功率(即输出高功率的脉冲光纤激光)的压力通过合束的方式分摊至各个单光源(即激光器单元)。而通过合束可以提高脉冲能量，使得合束后所得激光的非线性效应与单光源(即激光器单元) 一致，从而具有更好的可制造性及稳定性，降低产业制造的难度。

另外，本申请实施例提供的合束脉冲光纤激光器，通过采用在线隔离器，将隔离器提前至合束前的单光源后(即激光器单元的尾部)，可以降低隔离器的承受功率(若是将隔离器放在合束单元后，则需要承受合束后得到的更高功率的脉冲光纤激光)，以及，可以使输出端(即合束单元的输出端或QBH的输出端)的尺寸和重量变小。

再者，本申请实施例提供的合束脉冲光纤激光器，可以通过改变激光器单元的脉冲时序和光纤的长度而改变光程差，从而改变合束后所得激光的脉冲宽度。这样就无需通过种子源(即激光源)增长脉冲宽度，从而能够避免种子源增长脉冲宽度而引起的寿命减少及TEC(Thermo Electric Cooler，半导体致冷器)失效。

为了实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的脉冲时序进行准确的控制，本申请实施例提供还提供一种脉冲光纤激光合束方法。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种应用于合束脉冲光纤激光器中时序单元的脉冲光纤激光合束方法。在本实施例中，应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法可以包括步骤S11、步骤S12、步骤S13和步骤 S14。

在本实施例中，为了控制和调整合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲能量和/或脉冲宽度等，可以对通过时序单元对激光器单元输出激光的脉冲时序进行控制来实现。而实现的方式，此处以时序单元为执行主体进行描述。即，时序单元可以执行步骤S11。

步骤S11：获得包含基准脉冲时序的控制指令，并从所述控制指令中确定出所述基准脉冲时序。

在本实施例中，时序单元可以获得包含基准脉冲时序的控制指令。其中，基准脉冲时序，可以视为控制指令中包含的一个参考脉冲时序，而每个激光器单元输出激光的脉冲时序可基于此基准脉冲时序确定(例如，不同的激光器单元输出激光时欲与此基准脉冲时序保持一致或相差N个周期等，N为有理数)；控制指令，是指用于控制合束脉冲光纤激光器输出激光的指令。而时序单元获得控制指令的方式，可以为时序单元接收其他设备或装置发送的控制指令，也可以是时序单元基于预设的程序而生成的控制指令，或者是基于响应用户的操作而生成的控制指令，此处不做具体限定。

获得控制指令后，时序单元可以从控制指令中确定出基准脉冲时序。

确定出基准脉冲时序后，时序单元可以执行步骤S12。

步骤S12：获取每个所述激光器单元预估的输出激光的预估脉冲时序。

为了对激光器单元进行准确的控制，时序单元可以确定出每个激光器单元的预估脉冲时序，其中，预估脉冲时序表示预估激光器单元输出激光的脉冲时序。

示例性的，一个激光器单元的预估脉冲时序，可以通过该激光器单元在光路中所使用的光纤的长度确定。具体的，时序单元可以确定出该激光器单元在光路中所使用的光纤的长度，并根据光纤的长度确定出由此引起的光程差。而通过调整激光器单元输出激光的脉冲时序，也可以改变光程差，从而可以配合起来实现对激光器单元输出的波形的改变，从而调整合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度、脉冲能量等。

由于在实际中，若是不断改变使用的光纤的长度，可能较为费时费力。因此，本申请实施例以改变脉冲时序的情况为例进行介绍，但不应视为对本申请的限定，本申请实施例中提供的方法，也可以通过对使用的光纤的长度进行改变，从而改变激光器单元输出激光的波形，从而起到调整合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度、脉冲能量等作用。

例如，可以通过改变激光器单元的脉冲时序以改变光程差，使其输出波形的脉冲的下升沿与合束脉冲光纤激光器中另一个激光器单元输出波形的脉冲的上升沿重合。以此种方式(通过使一个激光器单元输出波形的脉冲的上升沿与另一激光器单元输出波形的脉冲的下降沿重合)，可以输出更宽的脉冲宽度范围的波形。而多个激光器单元输出波形的脉冲可以通过重合的方式，改变合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率和脉冲能量。

例如，在每个激光器单元输出波形的脉冲重合时，合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率和脉冲能量都达到最大值，实现输出功率和脉冲能量的叠加(例如7个200W且2mJ的激光器单元输出波形完全重合时，输出功率为1400W，脉冲能量为14mJ)。而若每个激光器单元输出波形的脉冲都不重合，则合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率和脉冲能量为最小值(即单个激光器单元输出激光的输出功率和脉冲能量，例如7个200W 且2mJ的激光器单元输出波形完全不重合时，输出功率为200W，脉冲能量为2mJ)。因此，可以通过时序单元对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率和脉冲能量在最大值(完全叠加且无损失时的输出功率和脉冲能量) 与最小值(完全不叠加，仅为单个激光器单元的输出功率和脉冲能量)之间调整。

因此，为了实现对激光器单元输出激光的脉冲时序进行准确的调整，确定出激光器单元的预估脉冲时序后，时序单元可以执行步骤S13。

步骤S13：根据所述预估脉冲时序和所述基准脉冲时序，确定出对应的激光器单元的激光输出指令。

在本实施例中，时序单元可以根据预估脉冲时序和基准脉冲时序，确定出对应的激光器单元的激光输出指令。需要说明的是，此处时序单元可以确定出所需的合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲能量和脉冲宽度的输出参数。例如，时序单元可以通过确定出合束脉冲光纤激光器预设的输出功率、脉冲能量和脉冲宽度的输出参数，也可以通过从控制指令中确定出合束脉冲光纤激光器的输出功率、脉冲能量和脉冲宽度的输出参数，此处不作限定。

确定出合束脉冲光纤激光器的输出功率、脉冲能量和脉冲宽度的输出参数后，时序单元可以结合基准脉冲时序和对应的激光器单元的预估脉冲时序，确定出对该激光器单元输出激光的脉冲时序进行控制的激光输出指令，以实现对该激光器单元输出激光的波形的控制，进而可以实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲能量和脉冲宽度等的准确控制。

确定出激光输出指令后，时序单元可以执行步骤S14。

步骤S14：将每个所述激光输出指令发送至对应的激光器单元，控制对应的激光器单元输出激光。

在本实施例中，时序单元可以将确定出的每个激光输出指令发送至对应的激光器单元，从而使得激光器单元在其接收到的激光输出指令的控制下输出激光，以便合束单元将多个激光器单元输出的激光进行合束后输出，从而实现多个激光器单元的配合，使得合束脉冲光纤激光器输出的激光满足所需输出功率(和/或脉冲宽度、脉冲能量等)。

在本实施例中，为了实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度、脉冲能量等输出参数更加准确的控制，时序单元还可以获取每个激光器单元输出激光的输出脉冲时序，并确定出输出脉冲时序与基准脉冲时序之间的时序差异，时序差异可以作为调节预估脉冲时序的一个指标，以对激光器单元的预估脉冲时序进行更准确的预估，从而有利于实现对激光器单元输出激光的脉冲时序进行更精准的控制。当然，时序差异也可以作为实时调节激光器单元输出激光的脉冲时序的指标，例如，时序单元可以确定出补偿该时序差异的调节延时，以使时序单元根据调节延时调整激光输出指令，从而实现激光器单元输出激光的脉冲时序进行更精准的控制。

通过将每个激光器单元预估的输出激光的预估脉冲时序结合基准脉冲时序，确定出对应的激光输出指令，以控制对应的激光器单元输出激光的脉冲时序，有利于获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大。

在本申请实施例中，还可以提供一种应用于合束脉冲光纤激光器中分控单元的脉冲光纤激光合束方法。请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法的流程图。在本实施例中，应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法可以包括步骤S21、步骤S22和步骤S23。

示例性的，为了实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度和/或脉冲能量的控制，时序单元的主控单元可以将获得的控制指令发送给每个分控单元，而分控单元则可以执行步骤S21。

步骤S21：接收所述主控单元发送的控制指令。

在本实施例中，分控单元可以接收主控单元发送的控制指令。示例性的，控制指令中可以包含基准脉冲时序(基准脉冲时序的解释请参阅前文)。而分控单元在接收控制指令后，可以从控制指令中确定出包含的基准脉冲时序。

确定出基准脉冲时序后，分控单元可以执行步骤S22。

步骤S22：根据所述控制指令，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的激光输出指令。

在本实施例中，分控单元可以根据基准脉冲时序，确定出与分控单元对应的激光器单元的延时，此处的延时表示对该激光器单元进行脉冲时序进行调整的一个参数。

具体的，分控单元可以确定出对应的激光器单元在光路中所使用的光纤的长度，确定出对应的光程差，并进一步基于基准脉冲时序确定出补偿该光程差所需要的延时，从而实现对该激光器单元输出激光的脉冲时序的调整。与确定出激光器单元的预估脉冲时序类似，过程有所不同，确定预估脉冲时序后，确定出预估脉冲时序与基准脉冲时序之间的差异，进一步确定出激光输出指令；而确定出补偿该光程差所需要的延时，即相当于以基准脉冲时序为输出激光时的脉冲时序的参照，可以确定出对应的延时，通过延时实现对激光器单元输出激光的脉冲时序进行调整。虽然二者有所不同，但无论是应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法，还是应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法，都可以采用列举的方式中的任意一种，而不应因介绍该种方式时所采用的执行主体有所不同而将其视为对本申请的限定。

确定出对应的激光器单元的延时后，可以根据控制指令和延时，确定出对该激光器单元进行控制的激光输出指令。

示例性的，分控单元可以在控制指令的基础上，结合该激光器单元的延时，生成对应的激光输出指令。当然，也可以是分控单元确定出合束脉冲光纤激光器输出激光所要求的输出功率、脉冲宽度和脉冲能量等输出参数后，结合控制指令和延时，以及输出参数，确定出对应的激光输出指令，从而实现对该激光器单元的控制。而多个分控单元可以并行处理，从而可以迅速确定出整个合束脉冲光纤激光器中所有激光器单元的激光输出指令，实现对每个激光器单元输出激光的脉冲时序的控制。

在确定出激光器单元的激光输出指令后，分控单元可以执行步骤S23。

步骤S23：将所述激光输出指令发送至所述对应的激光器单元，以控制所述对应的激光器单元输出激光。

在本实施例中，分控单元可以将激光输出指令发送至对应的激光器单元，以控制该激光器单元输出激光。而合束单元可以将每个激光器单元输出的激光合束后输出，以进一步实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度和脉冲能量的控制和调整。

当然，为了实现对合束脉冲光纤激光器输出激光的输出功率、脉冲宽度、脉冲能量等输出参数更加准确的控制，在对应的激光器单元输出激光后，分控单元还可以获取该激光器单元输出激光的输出脉冲时序，并确定出输出脉冲时序与基准脉冲时序之间的时序差异。以及，分控单元可以确定出补偿时序差异的调节延时，以根据调节延时调整激光输出指令。此处对激光输出指令的调整，可以参阅前文应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法中激光输出指令的调整过程(不同之处在于，应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法中，执行主体为时序单元，需要确定的不止一个激光器单元的调节延时，而应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法中，执行主体为分控单元，需要确定的为分控单元对应的激光器单元的调节延时)，此处不再赘述。

通过接收主控单元发送的控制指令以确定出对应的激光器单元的激光输出指令，从而控制该激光器单元输出激光，可以调整该激光器单元的脉冲时序，有利于获取所需峰值功率和/或脉冲宽度的脉冲光纤激光。

通过本申请提供的合束脉冲光纤激光器、合束方法，还可以得到所需峰值功率和/或脉冲宽度的脉冲同步的脉冲光纤激光，如图6所示。

而进行合束的但未进行脉冲同步的脉冲光纤激光，如图7所示。

其中，peakpower表示峰值功率，pulsewidth表示脉冲宽度。可以看出，经过合束且脉冲同步的脉冲光纤激光，相较于合束后但脉冲不同步的脉冲光纤激光，峰值功率和脉冲宽度上可以有明显不同。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种分控单元，应用于本申请实施例中所述的合束脉冲光纤激光器中，所述分控单元用于执行本申请实施例中所述的应用于分控单元的脉冲光纤激光合束方法。

以及，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种时序单元，应用于本申请实施例中所述的合束脉冲光纤激光器中，所述时序单元用于执行如本申请实施例中所述的应用于时序单元的脉冲光纤激光合束方法。

综上所述，本申请实施例提供一种合束脉冲光纤激光器、合束方法、分控单元及时序单元，合束脉冲光纤激光器通过时序单元控制多个激光器单元输出激光的脉冲时序，而合束单元将多个激光器单元输出的激光合束，可以实现将多个激光器单元输出激光的功率叠加，从而获得高功率的脉冲光纤激光，以及，能够使得合束脉冲光纤激光器输出的激光脉冲能量更高，脉冲宽度可调范围更大，从而参数性能也更好。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露单元和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的单元仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种合束脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：

多个激光器单元，用于输出激光；

时序单元，与多个所述激光器单元连接，用于控制所述激光器单元输出激光的脉冲时序；

合束单元，与多个所述激光器单元的输出端连接，用于将接收到的激光合束后输出。

2.根据权利要求1所述的合束脉冲光纤激光器，其特征在于，所述时序单元包括主控单元和多个分控单元，

所述主控单元分别与每个所述分控单元连接，用于下发指令给每个所述分控单元；

每个所述分控单元与每个所述激光器单元对应连接，用于根据所述指令，控制所述激光器单元输出激光的脉冲时序。

3.根据权利要求2所述的合束脉冲光纤激光器，其特征在于，所述激光器单元包括激光源，

所述激光源与其对应的分控单元连接，用于在所述分控单元的控制下输出激光。

4.根据权利要求3所述的合束脉冲光纤激光器，其特征在于，所述激光器单元还包括放大器，

所述放大器用于将所述激光源输出的激光的功率进行放大后输出。

5.根据权利要求3所述的合束脉冲光纤激光器，其特征在于，所述激光器单元还包括在线隔离器，

所述在线隔离器用于隔离所述激光器单元输出的激光经反射回来的激光。

6.一种脉冲光纤激光合束方法，其特征在于，应用于如权利要求2至5中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中的分控单元，所述方法包括：

接收所述主控单元发送的控制指令；

根据所述控制指令，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的激光输出指令；

将所述激光输出指令发送至所述对应的激光器单元，以控制所述对应的激光器单元输出激光。

7.根据权利要求6所述的脉冲光纤激光合束方法，其特征在于，所述控制指令中包含基准脉冲时序，所述根据所述控制指令，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的激光输出指令，包括：

根据所述基准脉冲时序，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的延时；

根据所述控制指令和所述延时，确定出所述激光输出指令。

8.根据权利要求7所述的脉冲光纤激光合束方法，其特征在于，所述根据所述基准脉冲时序，确定出与所述分控单元对应的激光器单元的延时，包括：

根据与所述分控单元对应的激光器单元在光路中所使用的光纤的长度，确定出对应的光程差；

基于所述基准脉冲时序，确定出补偿所述光程差的所述延时。

9.根据权利要求7所述的脉冲光纤激光合束方法，其特征在于，在所述对应的激光器单元输出激光后，所述方法还包括：

获取所述对应的激光器单元输出激光的输出脉冲时序；

确定出所述输出脉冲时序与所述基准脉冲时序之间的时序差异；

确定出补偿所述时序差异的调节延时，以使所述分控单元根据所述调节延时调整所述激光输出指令。

10.一种脉冲光纤激光合束方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中的时序单元，所述方法包括：

获得包含基准脉冲时序的控制指令，并从所述控制指令中确定出所述基准脉冲时序；

获取每个所述激光器单元预估的输出激光的预估脉冲时序；

根据所述预估脉冲时序和所述基准脉冲时序，确定出对应的激光器单元的激光输出指令；

将每个所述激光输出指令发送至对应的激光器单元，控制对应的激光器单元输出激光。

11.一种分控单元，其特征在于，应用于权利要求2至5中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中，所述分控单元用于执行如权利要求6至9中任一项所述的脉冲光纤激光合束方法。

12.一种时序单元，其特征在于，应用于权利要求1至5中任一项所述的合束脉冲光纤激光器中，所述时序单元用于执行如权利要求10所述的脉冲光纤激光合束方法。

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