CN115528522A - 光纤激光器及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光纤激光器及其保护方法，其中，光纤激光器包括种子光源、激光组件、保护组件及控制板，种子光源设有出光口，激光组件设于种子光源面向出光口的一侧，激光组件用于接收种子光源发射的激光，保护组件设于出光口和激光组件之间，并位于种子光源发射的激光的路径上，保护组件用于检测种子光源发射的激光，控制板与种子光源、激光组件及保护组件电连接，控制板用于接收保护组件的信号，并控制种子光源和激光组件的开闭。本发明技术方案旨在实现当种子光源从有光输出转变为无光输出时，及时关停整个光纤激光器，从而有效地保护光纤激光器。

Description

光纤激光器及其保护方法

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，特别涉及一种光纤激光器及其保护方法。

背景技术

在现有的光纤激光器中，主要通过放大模块将种子光源的功率放大以获得高功率激光，在放大模块的有源光纤在放大由种子光源发射的激光时，如果由种子光源发射的激光不能及时射入放大模块，由于有源光纤的自发辐射，放大模块会产生一个高能量高峰值的脉冲损坏光纤激光器，光纤激光器一旦出故障，其维护成本偏高。

而相关技术中，光纤激光器通常在放大模块或者隔离器处作保护，当输出端功率下降就关停光纤激光器，以保护光纤激光器。然而，这种方法的主要缺陷在于如果种子光源从有光输出转变为无光输出，当检测到输出端功率下降的时候放大模块已经损坏或者种子光源已经被放大模块返回的高能量光打坏。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光纤激光器，旨在实现当种子光源从有光输出转变为无光输出时，及时关停整个光纤激光器，从而有效地保护光纤激光器。

为实现上述目的，本发明提出的光纤激光器包括种子光源、激光组件、保护组件及控制板，所述种子光源设有出光口，所述激光组件设于所述种子光源面向所述出光口的一侧，所述激光组件用于接收所述种子光源发射的激光，所述保护组件设于所述出光口和所述激光组件之间，并位于所述种子光源发射的激光的路径上，所述保护组件用于检测所述种子光源发射的激光，所述控制板与所述种子光源、所述激光组件及所述保护组件电连接，所述控制板用于接收所述保护组件的信号，并控制所述种子光源和所述激光组件的开闭。

在本发明的一实施例中，所述保护组件包括分光器和光电探测器，所述分光器设于所述种子光源面向所述出光口的一侧，并位于所述出光口和所述激光组件之间，所述分光器用于接收所述种子光源发射的激光，并将所述种子光源发射的激光的光路分为主光路和次光路，所述光电探测器设于所述次光路上，并与所述控制板电连接，所述光电探测器用于检测所述次光路的功率，其中，所述激光组件设于所述主光路上，用于接收所述主光路的激光。

在本发明的一实施例中，所述次光路的激光的功率占所述种子光源发射的激光的功率的2％至10％。

在本发明的一实施例中，所述次光路的激光的功率占所述种子光源发射的激光的功率的5％。

在本发明的一实施例中，所述激光组件包括放大模块，所述放大模块设于所述主光路，并位于所述分光器背向所述种子光源，所述放大模块用于放大所述主光路的功率，以得到高功率激光。

在本发明的一实施例中，所述激光组件还包括隔离器，所述隔离器设于所述放大模块背向所述分光器的一侧，并位于所述主光路上，所述隔离器用于接收所述放大模块输出的激光，并实现激光的单向通路。

本发明还提供一种如上所述的光纤激光器的保护方法，所述光纤激光器的保护方法包括以下步骤：

根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息；

控制板接收出光信息，控制种子光源和激光组件的开闭。

在本发明的一实施例中，所述保护组件包括分光器和光电探测器，所述根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息的步骤包括：

分光器接收种子光源发射的激光，并将激光分为主光路和次光路；

光电探测器检测次光路的激光的功率，并获取种子光源的出光信息；

判断出光信息为正常出光或无出光；

当出光信息为无出光时，反馈至控制板。

在本发明的一实施例中，所述根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息的步骤还包括：

激光组件接收沿主光路的激光，将激光的功率放大，以输出高功率激光。

在本发明的一实施例中，所述激光组件包括放大模块，所述控制板接收所述出光信息，控制所述种子光源和所述激光组件的开闭的步骤包括：

控制板接收并获取光电探测器反馈的出光信息；

控制板向激光组件发送关停信号，并控制关停放大模块；

控制板向种子光源发送关停信号，并控制关停种子光源。

本发明技术方案通过在种子光源与激光组件之间设置保护组件，且种子光源、激光组件、保护组件均与控制板连接，其中，当保护组件检测到种子光源无功率输出时，保护组件向控制板发送停止信号，控制板再关闭种子光源和激光组件，以避免种子光源或激光组件损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光纤激光器一实施例示意图；

图2为本发明光纤激光器的保护方法的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	光纤激光器	3	保护组件
1	种子光源	31	分光器
				2	激光组件	32	光电探测器
21	放大模块	4	控制板
				22	隔离器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种光纤激光器100。

在本发明实施例中，该光纤激光器100包括种子光源1、激光组件2、保护组件3及控制板4，所述种子光源1设有出光口，所述激光组件2设于所述种子光源1面向所述出光口的一侧，所述激光组件2用于接收所述种子光源1发射的激光，所述保护组件3设于所述出光口和所述激光组件2之间，并位于所述种子光源1发射的激光的路径上，所述保护组件3用于检测所述种子光源1发射的激光，所述控制板4与所述种子光源1、所述激光组件2及所述保护组件3电连接，所述控制板4用于接收所述保护组件3的信号，并控制所述种子光源1和所述激光组件2的开闭。

本发明技术方案通过在种子光源1与激光组件2之间设置保护组件3，且种子光源1、激光组件2、保护组件3均与控制板4连接，其中，当保护组件3检测到种子光源1无功率输出时，保护组件3向控制板4发送停止信号，控制板4再关闭种子光源1和激光组件2，以避免种子光源1或激光组件2损坏。

本实施例中，保护组件3和激光组件2沿种子光源1发射激光的光路分布，保护组件3在光路中对光路中的光功率进行检测，并将光功率异常的信息传递到控制板4，控制板4根据保护组件3的检测到的光功率是否变化的信号来控制光纤激光器100的种子光源1或激光组件2。

在本发明的一实施例中，所述保护组件3包括分光器31和光电探测器32，所述分光器31设于所述种子光源1面向所述出光口的一侧，并位于所述出光口和所述激光组件2之间，所述分光器31用于接收所述种子光源1发射的激光，并将所述种子光源1发射的激光的光路分为主光路和次光路，所述光电探测器32设于所述次光路上，并与所述控制板4电连接，所述光电探测器32用于检测所述次光路的功率，其中，所述激光组件2设于所述主光路上，用于接收所述主光路的激光。

本实施例中，分光器31设置在种子光源1发射激光的光路上，且分光器31位于种子光源1与激光组件2之间，分光器31将种子光源1发射的光路分成主光路和次光路，其中激光组件2沿主光路设置，以实现对激光的功率放大并单向发射出激光，光电探测器32设置在从分光器31分出的次光路上，光电探测器32对通过次光路的光功率进行检测，例如，采用光电二极管作为光电探测器32。

本实施例中，主要利用激光组件2中放大模块21的物理特性，通过放大模块21中有源光纤的自发辐射使射入放大模块21的激光的功率放大，从而得到高功率激光，而当放大模块21正常工作时，如果由种子光源1发射的激光不能及时射入放大模块21，由于有源光纤的自发辐射，放大模块21会产生一个高能量高峰值的脉冲造成放大模块21的损坏，或者返回到种子光源1造成种子光源1的损坏，为了避免种子光源1不能及时进入放大模块21，但放大模块21还处于开启状态的情况，本发明将分光器31和光电探测器32设置在种子光源1和激光组件2之间，则种子光源1发射出的光源在进入激光组件2前被分光器31分出部分光进入光电探测器32，当种子光源1突然停止发光，则光电探测器32可以第一时间检测出种子光源1发射激光功率的变化，并且光电探测器32能在第一时间向控制板4反馈种子光源1功率异常的信号，之后在由控制板4控制关停激光组件2和种子光源1，实现对整个光纤激光器100的保护。

在本发明的一实施例中，所述次光路的激光的功率占所述种子光源1发射的激光的功率的2％至10％。

在本发明的一实施例中，所述次光路的激光的功率占所述种子光源1发射的激光的功率的5％。

本实施例中，经分光器31分出的次光路中激光的功率占从种子光源1中发射出的激光的功率的2％至10％，当占比低于2％，会导致光电探测器32对次光路中激光功率的变化反应不敏感，当占比高于10％，则次光路中的激光频率过大，影响整个光纤激光器100发射的激光的能量和效率。

优选地，经分光器31分出的次光路中激光的功率占从种子光源1中发射出的激光的功率的5％，则次光路中的激光功率的变化足以使光电探测器32检测出变化，且主光路中激光的功率不会受到太大的影响。

在本发明的一实施例中，所述激光组件2包括放大模块21，所述放大模块21设于所述主光路，并位于所述分光器31背向所述种子光源1，所述放大模块21用于放大所述主光路的功率，以得到高功率激光。

在本发明的一实施例中，所述激光组件2还包括隔离器22，所述隔离器22设于所述放大模块21背向所述分光器31的一侧，并位于所述主光路上，所述隔离器22用于接收所述放大模块21输出的激光，并实现激光的单向通路。

本发明还提出一种光纤激光器100的保护方法，该光纤激光器100的保护方法中的光纤激光器100的具体结构参照上述实施例，所述光纤激光器100的保护方法包括以下步骤：

根据保护组件3的检测结果，获取种子光源1的出光信息；

控制板4接收出光信息，控制种子光源1和激光组件2的开闭。

本实施例中，种子光源1发射的激光依次经过保护组件3和激光组件2，控制板4与种子光源1、保护组件3和激光组件2电连接。

当保护组件3检测种子光源1的功率降低为0时，保护组件3将种子光源1未出光的信息传递给控制板4，控制板4控制种子光源1和激光组件2的关闭。

当保护组件3检测种子光源1的功率始终在设定范围内(即如前述的2％至10％)时，由于种子光源1在工作时功率的变化是正常的，所以保护组件3不会向控制板4传递任何信息，控制板4也维持种子光源1和激光组件2的当前正常运行状态。

在本发明的一实施例中，所述保护组件3包括分光器31和光电探测器32，所述根据保护组件3的检测结果，获取种子光源1的出光信息的步骤包括：

分光器31接收种子光源1发射的激光，并将激光分为主光路和次光路；

光电探测器32检测次光路的激光的功率，并获取种子光源1的出光信息；

判断出光信息为正常出光或无出光；

当出光信息为无出光时，反馈至控制板4。

本实施例中，种子光源1发射的激光穿过分光器31，激光被分为主光路的激光和次光路的激光，其中，激光组件2设于主光路上，将主光路的激光放大形成高功率激光，并输出高功率激光，光电探测器32设于次光路上，检测次光路的激光的功率，控制板4与种子光源1、光电探测器32和激光组件2电连接。

优选地，当次光路中激光的功率占从种子光源1中发射出的激光的功率的5％时，光电探测器32的灵敏度和对种子光源1激光的利用率之间最为平衡。

当光电探测器32检测次光路的激光的功率从5％降低到0时，光电探测器32判断种子光源1无出光，光电探测器32将种子光源1未出光的信息传递给控制板4，控制板4控制种子光源1和激光组件2的关闭。

可以理解的是，本发明中所述的种子光源1无出光指种子光源1因故障或出光断续，导致种子光源1不出光或阶段性出光，并不是由于种子光源1关停不出光，所以当控制板4接收到种子光源1未出光的信息后，依然要对种子光源1进行关停。

当光电探测器32检测种子光源1的功率始终不为0时，光电探测器32判断种子光源1正常出光，光电探测器32不会向控制板4传递任何信息，控制板4也维持种子光源1和激光组件2的当前正常运行状态。

在本发明的一实施例中，所述根据保护组件3的检测结果，获取种子光源1的出光信息的步骤还包括：

激光组件2接收沿主光路的激光，将激光的功率放大，以输出高功率激光。

本实施例中，激光组件2包括放大模块21和隔离器22，经分光器31分出的主光路激光经过放大模块21放大之后射入隔离器22，经隔离器22单向发射出整个光纤激光器100。控制板4与种子光源1、光电探测器32和放大模块21电连接。

在本发明的一实施例中，所述激光组件2包括放大模块21，所述控制板4接收所述出光信息，控制所述种子光源1和所述激光组件2的开闭的步骤包括：

控制板4接收并获取光电探测器32反馈的出光信息；

控制板4向激光组件2发送关停信号，并控制关停放大模块21；

控制板4向种子光源1发送关停信号，并控制关停种子光源1。

本实施例中，当光电探测器32将种子光源1未出光的信息传递给控制板4，控制板4控制种子光源1和激光组件2的关闭时，控制板4先关闭放大模块21，然后再关闭种子光源1，以避免由于放大模块21由于没有光源输入产生的高能量高峰值的脉冲损坏种子光源1和放大模块21自身。

在本发明的一实施例中，当整个光纤激光器100开启时，控制板4依次开启种子光源1、光电探测器32和放大模块21，使放大模块21开启前，种子光源1已经发射出激光，并经分光器31分光后，光电探测器32已经检测种子光源1的功率是否正常，且主光路的激光能够正常的射入放大模块21，避免先开启放大模块21后开启种子光源1造成光纤激光器100的损坏，也避免开启种子光源1和放大模块21后，再开启光电探测器32，导致这一期间种子光源1的功率得不到检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器包括：

种子光源，所述种子光源设有出光口；

激光组件，所述激光组件设于所述种子光源面向所述出光口的一侧，所述激光组件用于接收所述种子光源发射的激光；

保护组件，所述保护组件设于所述出光口和所述激光组件之间，并位于所述种子光源发射的激光的路径上，所述保护组件用于检测所述种子光源发射的激光；及

控制板，所述控制板与所述种子光源、所述激光组件及所述保护组件电连接，所述控制板用于接收所述保护组件的信号，并控制所述种子光源和所述激光组件的开闭。

2.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述保护组件包括：

分光器，所述分光器设于所述种子光源面向所述出光口的一侧，并位于所述出光口和所述激光组件之间，所述分光器用于接收所述种子光源发射的激光，并将所述种子光源发射的激光的光路分为主光路和次光路；和

光电探测器，所述光电探测器设于所述次光路上，并与所述控制板电连接，所述光电探测器用于检测所述次光路的功率；

其中，所述激光组件设于所述主光路上，用于接收所述主光路的激光。

3.如权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述次光路的激光的功率占所述种子光源发射的激光的功率的2％至10％。

4.如权利要求3所述的光纤激光器，其特征在于，所述次光路的激光的功率占所述种子光源发射的激光的功率的5％。

5.如权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述激光组件包括放大模块，所述放大模块设于所述主光路，并位于所述分光器背向所述种子光源，所述放大模块用于放大所述主光路的功率，以得到高功率激光。

6.如权利要求5所述的光纤激光器，其特征在于，所述激光组件还包括隔离器，所述隔离器设于所述放大模块背向所述分光器的一侧，并位于所述主光路上，所述隔离器用于接收所述放大模块输出的激光，并实现激光的单向通路。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的光纤激光器的保护方法，其特征在于，所述光纤激光器的保护方法包括以下步骤：

根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息；

控制板接收出光信息，控制种子光源和激光组件的开闭。

8.如权利要求7中所述的光纤激光器的保护方法，其特征在于，所述保护组件包括分光器和光电探测器，所述根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息的步骤包括：

分光器接收种子光源发射的激光，并将激光分为主光路和次光路；

光电探测器检测次光路的激光的功率，并获取种子光源的出光信息；

判断出光信息为正常出光或无出光；

当出光信息为无出光时，反馈至控制板。

9.如权利要求8中所述的光纤激光器的保护方法，其特征在于，所述根据保护组件的检测结果，获取种子光源的出光信息的步骤还包括：

激光组件接收沿主光路的激光，将激光的功率放大，以输出高功率激光。

10.如权利要求9中所述的光纤激光器的保护方法，其特征在于，所述激光组件包括放大模块，所述控制板接收所述出光信息，控制所述种子光源和所述激光组件的开闭的步骤包括：

控制板接收并获取光电探测器反馈的出光信息；

控制板向激光组件发送关停信号，并控制关停放大模块；

控制板向种子光源发送关停信号，并控制关停种子光源。

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