CN201204378Y - 带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置 - Google Patents

带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置 Download PDF

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Abstract

一种带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特点是包括一个多模泵浦光纤合束器、多台半导体泵浦源、光纤激光装置、回射激光功率监测装置和半导体泵浦源的驱动电源，所述的多模泵浦光纤合束器具有N根输入多模传能光纤和一根泵浦光纤，其中N为大于1的正整数，该泵浦光纤与所述的光纤激光装置的输入端连接，所述的N根输入多模传能光纤中的一根通过所述的回射激光功率监测装置接所述的半导体泵浦源的驱动电源的控制端，通过监测该闲置泵浦光纤的返回激光信号功率，来判断返回激光是否过强并据此自动切断半导体泵浦源的电源，从而实现对泵浦源半导体激光器的自动保护。本实用新型装置具有结构简单、成本低和应用范围广泛的特点。

Description

带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置
技术领域
本实用新型涉及光纤激光装置，特别是一种带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置。
背景技术
以半导体激光器作为泵浦源的光纤激光器具有体积小、重量轻和泵浦效率高的优点，但是由于半导体激光器自身的结构特性，对照射到半导体的激光非常敏感，低功率的激光照射就可大大加快半导体的老化过程，造成半导体激光泵浦源的失效。随着激光器在工业加工和目标指示等应用的日益深入，对激光器平均输出功率的要求也越来越高，在高平均输出功率照射目标时，被照射区域会反射部分激光沿出射光路返回，造成半导体泵浦源的损坏。
目前对半导体泵浦源的保护是通过在激光输出窗口前加入高功率隔离器，彻底阻挡回射的激光实现的，但是这种方式使激光器成本高昂，特别是使激光输出头部的结构比较复杂，体积较大，难以实现小型化，缺乏应用的便利性。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，该装置应具有结构简单、成本低、激光输出头部可拓展性强、易于推广使用的特点。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特点是包括一个多模泵浦光纤合束器、多台半导体泵浦源、光纤激光装置、回射激光功率监测装置和半导体泵浦源的驱动电源，所述的多模泵浦光纤合束器具有N根输入多模传能光纤和一根泵浦光纤，其中N为大于1的正整数，该泵浦光纤与所述的光纤激光装置的输入端连接，所述的N根输入多模传能光纤中的一根通过所述的回射激光功率监测装置接所述的半导体泵浦源的驱动电源的控制端，其它N—1根输入多模传能光纤的连接方式为：
所述的光纤激光装置为光纤激光器时，N—1根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—1台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；或
所述的光纤激光装置为光纤激光发大器时，N—1根输入多模传能光纤中一根接种子激光源，另N—2根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—2台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；
所述的回射激光功率监测装置监测由所述的光纤激光装置返回的激光功率，当判断返回的激光功率过强时，自动切断所述的半导体泵浦源的驱动电源的供电。
所述的光纤激光器由依次连接的对激光波长高反的光纤光栅、有源光纤和准直输出镜构成。
所述的光纤激光放大器由有源光纤和准直输出镜构成。
所述的半导体激光泵浦源是多个半导体激光阵列组合的半导体激光器，或是基于多个半导体激光二极管组合的半导体激光器。
所述的回射激光功率监测装置是光电二极管。
本实用新型的特点是所述的多模泵浦光纤合束器的N根输入多模传能光纤中保障有一根通过所述的回射激光功率监测装置接所述的半导体泵浦源的驱动电源的控制端，所述的回射激光功率监测装置监测该路泵浦光纤的返回激光信号功率，利用光电二极管将激光功率信号转换为电流强度信号，当电流超过预定值时，向半导体泵浦源的驱动电源发出关闭信号，切断电源，实现对光纤半导体泵浦源的保护。
本实用新型的技术效果：
本实用新型中，通过监测回射激光功率的方式避免了高功率隔离器的使用，大大降低了系统的成本。
本实用新型中，激光只需通过准直镜输出，简化了输出部分的结构和体积，特别是如果将输出光纤与准直镜一体化后，可在很小的空间范围内使用，拓展了系统的应用范围。
本实用新型中，所述的回射功率监测装置制作简单，无须对现有系统进行较大改造，方便用户使用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1的结构示意图。
图3是本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。的结构示意图
先请参阅图1，图1是本实用新型的结构示意图，本实用新型带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征是包括一个多模泵浦光纤合束器1、多台半导体泵浦源201、……20(N—1)、光纤激光装置3、回射激光功率监测装置4和半导体泵浦源的驱动电源5，所述的多模泵浦光纤合束器1具有N根输入多模传能光纤和一根泵浦光纤，其中N为大于1的正整数，该泵浦光纤与所述的光纤激光装置3的输入端连接，所述的N根输入多模传能光纤中的一根N通过所述的回射激光功率监测装置4接所述的半导体泵浦源的驱动电源5的控制端，其它N—1根输入多模传能光纤的连接方式为：
所述的光纤激光装置为光纤激光器时，N—1根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—1台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；或
所述的光纤激光装置为光纤激光发大器时，N—1根输入多模传能光纤中一根接种子激光源，另N—2根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—2台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；
所述的回射激光功率监测装置监测由所述的光纤激光装置返回的激光功率，当判断返回的激光功率过强时，自动切断所述的半导体泵浦源的驱动电源的供电。
本实用新型实施例1的结构示意图如图2所示，半导体泵浦源201、……20(N-1)的输出端分别与N×1多模泵浦光纤合束器(1)的输入光纤01、02……N—1熔焊连接，(最多N-1路)，将泵浦光耦合进有源光纤302中，提供纤芯的粒子数反转，在N×1多模泵浦光纤合束器1输出端和有源光纤302之间，熔接有对激光波长高反的光纤光栅301，激光经过准直输出镜303准直后输出；从外界反射回来的激光经过准直输出镜303沿光路返回，经过多模泵浦光纤合束器1时，回射激光会平均分布到每一路输入光纤中，将多模泵浦光纤合束器1中的一路输入光纤用于监测回射激光的功率，回射激光功率监测装置4用光敏面镀有对激光波长窄带高透膜的光电二极管将回射的激光功率信号转换为电流强度信号，当电流强度超过预定值时，向半导体泵浦源的驱动电源5发出关闭信号，切断电源，实现了对光纤半导体泵浦源的保护。
本实用新型实施例2的结构示意图如图3所示，种子源6输出的激光耦合进N×1多模泵浦/信号光纤合束器1的一路输入光纤中，作为有源光纤302的种子激光；半导体泵浦源201、…、20(N-1)的输出端分别与N×1多模光束合束器1的输入光纤熔焊连接(最多N-2路)，将泵浦光耦合进有源光纤302中，提供纤芯的粒子数反转；激光经过准直输出镜303准直后输出；将N×1多模泵浦/信号光纤合束器1中的一路输入光纤用于监测回射激光的功率，回射激光功率监测4用光敏面镀有对激光波长窄带高透膜的光电二极管将回射的激光功率信号转换为电流强度信号，当电流超过预定值时，向半导体泵浦源的驱动电源5发出关闭信号，切断电源，实现了对光纤半导体泵浦源的保护。
结合图3列举一个的具体实施例的物理参数如下：
全固态脉冲种子源6输出的信号光，信号光脉冲重复频率150kHz，脉冲宽度15ns，平均功率2W，耦合进多模泵浦光纤合束器1的一路输入光纤中，该路输入光纤为D型双包层石英传能光纤(芯径为20μm，NA为0.06，内包层为400μm，NA为0.46)；5个半导体泵浦源201、202、203、204的中心波长976nm，最大输出功率25w，通过传能光纤输出(光纤芯径200μm，NA为0.22)，与6×1多模泵浦/光纤合束器1的5路输入光纤中的4路熔焊分别一一连接，将泵浦光耦合进有源光纤302中，所述的有源光纤302为14m长的掺Yb3+的D型双包层石英光纤(芯径为20μm，NA为0.06；内包层为400μm，NA为0.46；吸收系数为1.7dB/m@975nm)；输出激光经过准直输出镜(303)准直后输出。
利用6×1多模泵浦光纤合束器1的6路输入光纤中的一路闲置输入光纤连接回射激光功率监测装置4，该回射激光功率监测装置4为光电二极管，监测回射激光的功率，该光电二极管将回射的激光功率转换为电流强度信号，当电流强度信号超过预设定值时，即向半导体泵浦源的驱动电源5发出关闭信号，切断电源，设定时以回射激光功率不超过泵浦功率的1％为安全上限。

Claims (5)

1、一种带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征是包括一个多模泵浦光纤合束器、多台半导体泵浦源、光纤激光装置、回射激光功率监测装置和半导体泵浦源的驱动电源，所述的多模泵浦光纤合束器具有N根输入多模传能光纤和一根泵浦光纤，其中N为大于1的正整数，该泵浦光纤与所述的光纤激光装置的输入端连接，所述的N根输入多模传能光纤中的一根通过所述的回射激光功率监测装置接所述的半导体泵浦源的驱动电源的控制端，其它N—1根输入多模传能光纤的连接方式为：
所述的光纤激光装置为光纤激光器时，N—1根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—1台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；或
所述的光纤激光装置为光纤激光发大器时，N—1根输入多模传能光纤中一根接种子激光源，另N—2根输入多模传能光纤各接一台半导体泵浦源，该N—2台半导体泵浦源再与所述的半导体泵浦源的驱动电源的输出端相接；
所述的回射激光功率监测装置监测由所述的光纤激光装置返回的激光功率，当判断返回的激光功率过强时，自动切断所述的半导体泵浦源的驱动电源的供电。
2、根据权利1所述的带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征在于所述的光纤激光器由依次连接的对激光波长高反的光纤光栅、有源光纤和准直输出镜构成。
3、根据权利1所述的带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征在于所述的光纤激光放大器由有源光纤和准直输出镜构成。
4、根据权利1所述的带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征在于所述的半导体激光泵浦源是多个半导体激光阵列组合的半导体激光器，或是基于多个半导体激光二极管组合的半导体激光器。
5、根据权利1所述的带半导体泵浦源自动保护的光纤激光装置，其特征在于所述的回射激光功率监测装置是光电二极管。
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