CN206322993U - 一种双波长光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光器技术领域，公开了一种双波长光纤激光器，泵浦源发射出的激光进入合束器合成一束光，所述合束器的输出端与1μm高反射率光纤光栅输入端连接，所述1μm高反射率光纤光栅输出端与掺镱光纤一端连接，所述掺镱光纤另一端与1μm低反射率光纤光栅输入端连接，所述1μm低反射率光纤光栅输出端与泵浦光剥离器输入端连接，所述泵浦光剥离器输出端与1.5μm高反射率光纤光栅输入端相连接，所述1.5μm高反射率光纤光栅输出端与掺铥光纤一端连接，所述掺铥光纤另一端与1.5μm低反射率光纤光栅输入端连接，所述1.5μm低反射率光纤光栅输出端与双波长输出端帽输入端连接。本实用新型提供的双波长光纤激光器可以对激光具有高反射率或对激光完全透明的材料进行加工处理。
Description
技术领域
本实用新型属于中红外激光器技术领域，涉及一种双波长光纤激光器，尤其涉及一种基于1μm纤芯泵浦掺铥光纤产生1.5μm波长的光纤激光器。
背景技术
高功率，高光束质量的1μm光纤激光器已经广泛应用于材料加工领域，特别是金属材料的切割，焊接。被加工的材料对激光的吸收和反射是与材料本身的性质有关的，部分材料对1μm激光完全透明，例如玻璃，亚克力等，而有些材料则对1μm激光具有高反射率，例如铝，铜等，对于具有高反射率或对激光完全透明的待加工材料，1μm光纤激光器则无法对其进行处理。
因此，针对现有技术中的不足，有必要提供一种新型的光纤激光器以对部分材料进行加工处理。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种双波长光纤激光器，其特征在于：多束泵浦源1发射出的激光进入合束器2合成一束光，所述合束器2的输出端与1μm高反射率光纤光栅3输入端连接，所述1μm高反射率光纤光栅3输出端与掺镱光纤4一端连接，所述掺镱光纤4另一端与1μm低反射率光纤光栅5输入端连接，所述1μm低反射率光纤光栅5输出端与泵浦光剥离器6输入端连接，所述泵浦光剥离器6输出端与1.5μm高反射率光纤光栅7输入端相连接，所述1.5μm高反射率光纤光栅7输出端与掺铥光纤8一端连接，所述掺铥光纤8另一端与1.5μm低反射率光纤光栅9输入端连接，所述1.5μm低反射率光纤光栅9输出端与双波长输出端帽10输入端连接。
进一步的，所述泵浦源1的光束数量为N-1束，所述合束器2为N*1合束器。
进一步的，所述合束器2输出端通过所述1μm高反射率光纤光栅3的输入端尾纤与所述1μm高反射率光纤光栅3相连接。
进一步的，所述泵浦光剥离器6一端经打磨后与所述1μm低反射率光纤光栅5连接，所述浦光剥离器6另一端熔接于所述1.5μm高反射率光纤光栅的输入端。
进一步的，所述1μm高反射率光纤光栅3和所述1.5μm高反射率光纤光栅7的反射率大于99.9％。
进一步的，所述1μm低反射率光纤光栅5和所述1.5μm低反射率光纤光栅9的反射率为4％-15％。
进一步的，所述双波长输出端帽10表面镀有1μm和1.5μm波长增透膜，所述双波长输出端帽10的直径为5-10mm。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：
本实用新型提供的双波长光纤激光器，可将通入的泵浦源变成含有1μm和1.5μm两种波长的激光，利用1.5μm的激光对材料进行表面预处理，达到材料表面进行毛化等效果，再利用1μm的激光具有高吸收的性质，从而对所加工处理的材料进行切割或者焊接，解决了现有技术中1μm光纤激光器无法对具有高反射率或对激光完全透明的待加工材料进行处理的技术问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：
1：泵浦源 2：合束器 3：1μm高反射率光纤光栅
4：掺镱光纤 5：1μm低反射率光纤光栅 6：泵浦光剥离器
7：1.5μm高反射率光纤光栅 8：掺铥光纤
9：1.5μm低反射率光纤光栅 10：双波长输出端帽
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本实用新型做详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图、
请参照图1，多束泵浦源1发射出的激光进入合束器2合成一束光，泵浦源1的光束数量为N-1束，合束器2为N*1合束器，本实施方式内，N取6，即采用6个915nm泵浦源1组成泵浦源模块，每个泵浦源功率为70W，共计420W，光束经过合束器2后功率为420W，合束器2的输出端与1μm高反射率光纤光栅3输入端连接，1μm高反射率光纤光栅3输出端与掺镱光纤4一端连接；光束进入1μm高反射率光纤光栅3包层内又注入进掺镱光纤4包层中去，泵浦光经全反射在掺镱光纤4包层中传播，泵浦光经过掺镱光纤4纤芯时被吸收，掺镱光纤4纤芯吸收泵浦光在最初阶段产生1μm波段自发辐射光，掺镱光纤4的另一端与1μm低反射率光纤光栅5输入端连接，自发辐的光传向1μm低反射率光纤光栅时，有4％-15％的与1μm低反射率光纤光栅5波长相同的光被反射回掺镱光纤4，反射回的光在掺镱光纤4纤芯中传播，功率不断被掺镱光纤4放大，放大的光传向1μm高反射率光纤光栅3，1μm高反射率光纤光栅3的反射率大于99.9％，与1μm高反射率光纤光栅3波长相同的光被反射回掺镱光纤4内，再经过掺镱光纤4的不断放大后，再次传向1μm低反射率光纤光栅5，不断重复上述过程，没有被反射回去剩余的泵浦光进入泵浦光剥离器6。泵浦光剥离器6通过10μm-30μm颗粒度大小的砂纸打磨后分别与1μm低反射率光纤光栅5连接，浦光剥离器6另一端熔接于1.5μm高反射率光纤光栅的输入端。
具体而言，泵浦光剥离器6通过纤芯直径为20μm，包层直径为400μm的导能光纤纤进行传播后进入1.5μm高反射率光纤光栅7后注入到掺铥光纤8中，掺铥光纤8另一端与1.5μm低反射率光纤光栅9输入端连接。1.5μm高反射率光纤光栅7和1.5μm低反射率光纤光栅9的工作原理与1μm高低反射率光纤光栅的工作原理一样，经来回反射后，最终的光束经双波长输出端帽10输出，双波长输出端帽10表面镀有1μm和1.5μm波长增透膜，双波长输出端帽10的直径为5-10mm。此时，输出的激光中包含1μm和1.5μm两种波长的激光，激光器中1.5μm波长的激光，首先对材料进行预处理，然后再利用1μm波长的激光的高功率特性对材料进行切割，焊接处理。
以下列举三个实施例，对双波长光纤激光器的具体部件的参数进行举例，根据实际应用的不同，各部件的参数可相应做以调整。
实施例一
泵浦源模块中的泵浦源1采用915nm半导体激光器，泵浦源模块的输出尾纤的纤芯直径为105μm，包层直径为125μm，纤芯数值孔径为0.22,输出功率70W，输出波长915±2nm，波长半宽全高小于2nm，泵浦源内部镀有1080nm，1064nm激光防反功能的膜。
合束器2采用7*1合束器，合束器2的输入尾纤纤芯的直径为105μm，包层直径为125μm，纤芯数直孔径为0.22，合束器2输出尾纤的包层直径400μm，合束器2输出尾纤直接利用1μm高反射率光纤光栅3的输入尾纤，减少1μm高反射率光纤光栅3与合束器2的一个熔接点。
1μm高反射率光纤光栅3的中心波长为1080nm，带宽小于2nm，反射率大于99.9％，1μm高反射率光纤光栅的纤芯直径为20μm，包层直径为400μm。
采用波长为915nm，吸收系数0.4dB/m的掺镱光纤4，掺镱光纤4纤芯直径为20μm，包层直径为400μm，使用长度为45米，外包层形状为八边形。
1μm低反射率光纤光栅5，中心波长为1080nm，带宽小于0.5nm，反射率为10％，纤芯直径为20μm，包层直径为400μm。
泵浦光剥离器6，由纤芯直径为20μm，包层直径为400μm的导能光纤在1μm低反射率光纤光栅5的尾纤上通过砂纸打磨方法制作，减少泵浦光剥离器6与1μm低反射率光纤光栅5的熔接点。
1.5μm高反射率光纤光栅7，中心波长为1550nm，带宽小于2nm，纤芯直径为25μm，包层直径为400μm，反射率大于99.9％。
掺铥光纤8，长度为9.6m，纤芯直径为25μm,包层直径为400μm,包层泵浦时，对1080nm激光吸收系数为0.35dB/m，对915nm吸收系数为1.1dB/m。
1.5μm低反射率光纤光栅9，中心波长1.55μm，带宽小于0.5nm,纤芯直径为25μm，包层直径为400μm，反射率10％。
双波长输出端帽10的直径为5mm，输出端镀有1μm和1.5μm高透膜，端帽侧面采用打磨的方法毛化。
实施例二
泵浦源模块中的泵浦源1采用915nm半导体激光器，泵浦源模块输出尾纤纤芯直径为200μm，包层直径为220μm，纤芯数值孔径为0.22,输出功率70W，输出波长915±2nm，波长半宽全高小于2nm，泵浦源内部镀有1080nm，1064nm激光防反功能的膜。
合束器2采用7*1合束器，输入尾纤纤芯直径为200μm，包层直径为220μm，纤芯数直孔径为0.22，合束器2输出尾纤的包层直径为400μm，合束器2输出尾纤直接利用1μm高反射率光纤光栅3尾纤，减少1μm高反射率光纤光栅3与合束器2的一个熔接点。
1μm高反射率光纤光栅3的中心波长为1064nm，带宽小于2nm，反射率大于99.9％，1μm高反射率光纤光栅纤芯的直径为20μm，包层直径为400μm。
采用波长为915nm，吸收系数0.4dB/m的掺镱光纤4，掺镱光纤4纤芯直径为20μm，包层直径为400μm，使用长度为45米，外包层形状为八边形。
1μm低反射率光纤光栅5，中心波长为1064nm，带宽小于0.5nm，反射率为15％，纤芯直径为20μm，包层直径为400μm。
泵浦光剥离器6，由纤芯直径为20μm，包层直径为400μm的导能光纤在1μm低反射率光纤光栅5的尾纤上通过砂纸打磨方法制作，减少泵浦光剥离器6与1μm低反射率光纤光栅5的熔接点。
1.5μm高反射率光纤光栅7，中心波长为1550nm，带宽小于2nm，纤芯直径为25μm，包层直径为400μm，反射率大于99.9％。
掺铥光纤8，长度为9.6m，纤芯直径为25μm,包层直径为400μm,包层泵浦时，对1080nm激光吸收系数为0.35dB/m，对915nm吸收系数为1.1dB/m。
1.5μm低反射率光纤光栅9，中心波长为1.55μm，带宽小于0.5nm,纤芯直径为25μm，包层直径为400μm，反射率为15％。
双波长输出端帽10的直径为8mm，输出端镀有1μm和1.5μm高透膜，端帽侧面采用打磨的方法毛化。
实施例三
泵浦源模块中的泵浦源1采用915nm半导体激光器，泵浦源模块的输出尾纤的纤芯直径为105μm，包层直径为125μm，纤芯数值孔径为0.22,输出功率70W，输出波长915±2nm，波长半宽全高小于2nm，泵浦源内部镀有1080nm，1064nm激光防反功能的膜。
合束器2采用7*1合束器，输入尾纤纤芯直径为105μm，包层直径为125μm，纤芯数直孔径为0.22，合束器2的输出尾纤包层直径为400μm，合束器2的输出尾纤直接利用1μm高反射率光纤光栅3尾纤，减少1μm高反射率光纤光栅3与合束器2的一个熔接点。
1μm高反射率光纤光栅3中心波长为1080nm，带宽小于2nm，反射率大于99.9％，1μm高反射率光纤光栅纤芯直径为20μm，包层直径为400μm。
采用波长为915nm，吸收系数0.4dB/m的掺镱光纤4，掺镱光纤4纤芯直径为20μm，包层直径为400μm，使用长度为45米，外包层形状为八边形。
1μm低反射率光纤光栅5，中心波长为1080nm，带宽小于0.5nm，反射率4％，纤芯直径为20μm，包层直径为400μm。
泵浦光剥离器6，由纤芯直径为20μm，包层直径为400μm的导能光纤在1μm低反射率光纤光栅5的尾纤上通过砂纸打磨方法制作，减少泵浦光剥离器6与1μm低反射率光纤光栅5的熔接点。
1.5μm高反射率光纤光栅7，中心波长1550nm，带宽小于2nm，纤芯直径为20μm，包层直径为400μm，反射率大于99.9％。
掺铥光纤8，长度为9.6m，纤芯直径20μm,包层直径400μm,包层泵浦时，对1080nm激光吸收系数为0.35dB/m，对915nm吸收系数为1.1dB/m。
1.5μm低反射率光纤光栅9，中心波长1.55μm，带宽小于0.5nm,纤芯直径为20μm，包层直径为400μm，反射率为4％。
双波长输出端帽10，端帽直径10mm，输出端镀有1μm和1.5μm高透膜，端帽侧面采用打磨的方法毛化。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.一种双波长光纤激光器，其特征在于：多束泵浦源(1)发射出的激光进入合束器(2)合成一束光，所述合束器(2)的输出端与1μm高反射率光纤光栅(3)输入端连接，所述1μm高反射率光纤光栅(3)输出端与掺镱光纤(4)一端连接，所述掺镱光纤(4)另一端与1μm低反射率光纤光栅(5)输入端连接，所述1μm低反射率光纤光栅(5)输出端与泵浦光剥离器(6)输入端连接，所述泵浦光剥离器(6)输出端与1.5μm高反射率光纤光栅(7)输入端相连接，所述1.5μm高反射率光纤光栅(7)输出端与掺铥光纤(8)一端连接，所述掺铥光纤(8)另一端与1.5μm低反射率光纤光栅(9)输入端连接，所述1.5μm低反射率光纤光栅(9)输出端与双波长输出端帽(10)输入端连接。
2.根据权利要求1所述的双波长光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(1)的光束数量为N-1束，所述合束器(2)为N*1合束器。
3.根据权利要求1所述的双波长光纤激光器，其特征在于，所述合束器(2)输出端通过所述1μm高反射率光纤光栅(3)的输入端尾纤与所述1μm高反射率光纤光栅(3)相连接。
4.根据权利要求1所述的双波长光纤激光器，其特征在于，所述泵浦光剥离器(6)一端经打磨后与所述1μm低反射率光纤光栅(5)连接，所述浦光剥离器(6)另一端熔接于所述1.5μm高反射率光纤光栅的输入端。
5.根据权利要求1所述的双波长光纤激光器，其特征在于，所述1μm高反射率光纤光栅(3)和所述1.5μm高反射率光纤光栅(7)的反射率大于99.9％。
6.根据权利要求1所述的双波长光纤激光器，其特征在于，所述1μm低反射率光纤光栅(5)和所述1.5μm低反射率光纤光栅(9)的反射率为4％-15％。
7.如权利要求1所述的一种双波长光纤激光器，其特征在于：所述双波长输出端帽(10)表面镀有1μm和1.5μm波长增透膜，所述双波长输出端帽(10)的直径为5-10mm。
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| CN201621018796.4U CN206322993U (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种双波长光纤激光器 |
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| CN201621018796.4U CN206322993U (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种双波长光纤激光器 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110471191A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-19 | 福州腾景光电科技有限公司 | 一种用于材料处理的新型多波段光源及其实现方法 |
| WO2023226752A1 (zh) * | 2022-05-24 | 2023-11-30 | 华为技术有限公司 | 双波长激光器和中继放大器 |
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2016
- 2016-08-31 CN CN201621018796.4U patent/CN206322993U/zh active Active
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