CN212323399U - 空间泵浦耦合及输出的结构以及飞秒脉冲激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空间泵浦耦合及输出的结构，包括相对设置的第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜之间具有用于泵浦耦合的间隔区间；间隔区间中设有用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的输出镜组件。还提供一种飞秒脉冲激光器，包括泵浦源以及增益光纤，还包括上述的空间泵浦耦合及输出的结构，泵浦源输出泵浦光至第一透镜，增益光纤接收经输出镜组件输出的激光。本实用新型通过构建用于泵浦耦合的间隔区间，实现泵浦空间耦合，避免了光纤器件的限制，有效地实现很高功率的泵浦耦合，实现更高的放大功率输出；间隔区间和输出镜组件组合成泵浦耦合及输出的一体结构，可以有效地适配多种光纤组合，简化了系统的调节难度，且提高了系统的紧凑性。

Description

空间泵浦耦合及输出的结构以及飞秒脉冲激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体为一种空间泵浦耦合及输出的结构以及飞秒脉冲激光器。

背景技术

高脉冲能量、高峰值功率的飞秒脉冲光纤激光器在工业精密加工等领域都有非常重要的应用。采用啁啾脉冲放大技术(CPA)是实现工业级飞秒激光器的有效方法，为实现高功率的激光输出，通常在主放大级对增益光纤注入数百瓦的泵浦光对其进行放大，最后通过压缩器压缩输出。

然而传统的飞秒脉冲激光器中的功率放大级一般采用合束器将泵浦直接耦合注入增益光纤，这种方式由于光纤自身的承受能力使得注入的泵浦功率受限，并且会在耦合处产生明显的热积累效应，难以实现较高功率的激光输出，同时也不利于激光器从长期稳定工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空间泵浦耦合及输出的结构以及飞秒脉冲激光器，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种空间泵浦耦合及输出的结构，包括相对设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜之间具有用于泵浦耦合的间隔区间；所述间隔区间中设有用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的输出镜组件。

进一步，所述第一透镜具有用于准直泵浦光的第一准直镜面以及设于所述第一准直镜面相对侧的第一聚焦镜面，所述第二透镜具有用于将经过所述第一准直面准直后的激光聚焦的第二聚焦镜面以及用于对经过泵浦耦合放大后的激光进行准直并射至所述输出镜组件的第二准直镜面，所述第一聚焦镜面和所述第二聚焦镜面正对设置。

进一步，所述第一透镜为具有976nm高透膜的平凸透镜，所述第二透镜为具有976nm和1030nm高透膜的平凸透镜。

进一步，所述输出镜组件包括双色镜以及用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的反射镜，所述双色镜设于所述第一透镜和所述第二透镜的光路之间，所述双色镜靠近所述第一透镜的一侧设有供经所述第一透镜准直后的激光透过的第一高透膜，且所述双色镜靠近所述第二透镜的一侧设有用于将经泵浦耦合放大后的激光反射至所述反射镜的第一高反膜，所述反射镜具有用于接收所述双色镜反射来的激光并反射输出的第二高反膜。

进一步，第一高透膜为976nm高透膜，所述第一高反膜和所述第二高反膜均为1030nm高反膜。

进一步，还包括用于将泵浦光输送至所述第一透镜的泵浦输出光纤。

进一步，所述泵浦输出光纤为单模光纤、多模光纤或传能光纤。

进一步，还包括用于将经泵浦耦合放大后的激光输送至所述的第二透镜的激光输出光纤。

进一步，所述激光输出光纤为单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤或单晶光纤。

本实用新型实施例提供另一种技术方案：一种飞秒脉冲激光器，包括泵浦源以及增益光纤，还包括上述的空间泵浦耦合及输出的结构，所述泵浦源输出泵浦光至所述第一透镜，所述增益光纤接收经所述输出镜组件输出的激光。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过构建用于泵浦耦合的间隔区间，实现泵浦空间耦合，避免了光纤器件的限制，有效地实现很高功率的泵浦耦合，实现更高的放大功率输出。

2、间隔区间和输出镜组件组合成泵浦耦合及输出的一体结构，可以有效地适配多种光纤组合，简化了系统的调节难度，且提高了系统的紧凑性。

3、通过泵浦空间耦合有效地降低了系统的热积累效应，有利于提高系统长期工作的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种空间泵浦耦合及输出的结构的示意图；

附图标记中：1-第一透镜；10-第一准直镜面；11-第一聚焦镜面；2-第二透镜；20-第二准直镜面；21-第二聚焦镜面；3-双色镜；30-第一高透膜；31-第一高反膜；4-反射镜；40-第二高反膜；5-泵浦输出光纤；6-激光输出光纤。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种空间泵浦耦合及输出的结构，包括相对设置的第一透镜1和第二透镜2，所述第一透镜1和所述第二透镜2之间具有用于泵浦耦合的间隔区间；所述间隔区间中设有用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的输出镜组件。在本实施例中，通过构建用于泵浦耦合的间隔区间，实现泵浦空间耦合，避免了光纤器件的限制，有效地实现很高功率的泵浦耦合，实现更高的放大功率输出。具体地，泵浦光的准直可以靠调整第一透镜1和第二透镜2之间的距离，泵浦光经过泵浦空间耦合后从第二透镜2射出，然后放大后的激光再经过第二透镜2射回该间隔区间，由间隔区间中的输出镜组件将放大后的激光输出至后续光路。间隔区间和输出镜组件组合成泵浦耦合及输出的一体结构，可以有效地适配多种光纤组合，简化了系统的调节难度，且提高了系统的紧凑性，而且通过泵浦空间耦合有效地降低了系统的热积累效应，有利于提高系统长期工作的稳定性和可靠性。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，所述第一透镜1具有用于准直泵浦光的第一准直镜面10以及设于所述第一准直镜面10相对侧的第一聚焦镜面11，所述第二透镜2具有用于将经过所述第一准直面准直后的激光聚焦的第二聚焦镜面21以及用于对经过泵浦耦合放大后的激光进行准直并射至所述输出镜组件的第二准直镜面20，所述第一聚焦镜面11和所述第二聚焦镜面21正对设置。在本实施例中，第一透镜1和第二透镜2是两个平凸透镜，它们均具有一个准直镜面和一个聚焦镜面，为了便于清楚的区分描述，将它们分别定义为第一准直镜面10、第二准直镜面20、第一聚焦镜面11和第二聚焦镜面21，这里的第一和第二仅仅只是作为区分，无其他限定意义。具体地，泵浦光先如图1中的箭头所示，先射至第一透镜1的第一准直镜面10，然后穿过该第一透镜1后射往第二透镜2的第二聚焦镜面21，然后再穿过该第二透镜2，在这个过程中，激光先被准直然后再被聚焦，实现高功率的泵浦耦合。优选的，所述第一透镜1为具有976nm高透膜的平凸透镜，所述第二透镜2为具有976nm和1030nm高透膜的平凸透镜，即该平凸透镜同时镀有这两种膜层。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，所述输出镜组件包括双色镜3以及用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的反射镜4，所述双色镜3设于所述第一透镜1和所述第二透镜2的光路之间，所述双色镜3靠近所述第一透镜1的一侧设有供经所述第一透镜1准直后的激光透过的第一高透膜30，且所述双色镜3靠近所述第二透镜2的一侧设有用于将经泵浦耦合放大后的激光反射至所述反射镜4的第一高反膜31，所述反射镜4具有用于接收所述双色镜3反射来的激光并反射输出的第二高反膜40。在本实施例中，该输出镜组件主要由双色镜3和发射镜组成，其中双色镜3具有第一高透膜30和第一高反膜31，反射镜4具有第二高反膜40，这里的第一和第二也是与上述提及的一致，仅仅只是为了进行区分，以便于描述，没有其他的限定意义。具体地，如图1的箭头所示，从第一透镜1过来的激光会先射至双色镜3的第一高透膜30，穿过该双色镜3后再射至第二透镜2的第二聚焦镜面21，而经过放大后的激光再次射至第二透镜2后再射至双色镜3的第一高反膜31，由该第一高反膜31反射后射至反射镜4的第二高反膜40，最后由第二高反膜40反射出去，进而完成将激光导出而进入后续光路的工作(参阅从激光输出光纤6处向右的箭头)。图1中整体的光路走向是：先是从右至左的四个箭头，这四个箭头代表的过程是准直和聚焦，然后再是从左至右的两个箭头，这两个代表放大后的激光透过第二透镜2后被双色镜3反射至反光镜，然后再由反光镜反射出去。当然除此以外，现有的输出形式也是可行的，本实施例对此不作限制。优选的，第一高透膜30为976nm高透膜，所述第一高反膜31和所述第二高反膜40均为1030nm高反膜。所述双色镜3和所述反射镜4均为22.5度平面镜。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，本结构还包括用于将泵浦光输送至所述第一透镜1的泵浦输出光纤5。优选的，该泵浦输出光纤5为单模光纤、多模光纤或传能光纤，例如105μm/125μm的传能光纤，即该光纤的内径是105μm，外径是125μm。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1，本结构用于将经泵浦耦合放大后的激光输送至所述的第二透镜2的激光输出光纤6。优选的，该激光输出光纤6为单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤或单晶光纤，例如25μm/250μm的多模光纤，即该光纤的内径是25μm，外径是250μm。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种飞秒脉冲激光器，包括泵浦源、增益光纤以及上述的空间泵浦耦合及输出的结构，所述泵浦源输出泵浦光至所述第一透镜1，所述增益光纤接收经所述输出镜组件输出的激光。在本实施例中，将上述的结构用在飞秒脉冲激光器中，解决了常规飞秒脉冲激光器采用采用合束器将泵浦直接耦合注入增益光纤所来的的缺陷，即通过构建用于泵浦耦合的间隔区间，实现泵浦空间耦合，避免了光纤器件的限制，有效地实现很高功率的泵浦耦合，实现更高的放大功率输出，间隔区间和输出镜组件组合成泵浦耦合及输出的一体结构，可以有效地适配多种光纤组合，简化了系统的调节难度，且提高了系统的紧凑性，而且通过泵浦空间耦合有效地降低了系统的热积累效应，有利于提高系统长期工作的稳定性和可靠性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：包括相对设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜之间具有用于泵浦耦合的间隔区间；所述间隔区间中设有用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的输出镜组件。

2.如权利要求1所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：所述第一透镜具有用于准直泵浦光的第一准直镜面以及设于所述第一准直镜面相对侧的第一聚焦镜面，所述第二透镜具有用于将经过所述第一准直镜面准直后的激光聚焦的第二聚焦镜面以及用于对经过泵浦耦合放大后的激光进行准直并射至所述输出镜组件的第二准直镜面，所述第一聚焦镜面和所述第二聚焦镜面正对设置。

3.如权利要求2所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：所述第一透镜为具有976nm高透膜的平凸透镜，所述第二透镜为具有976nm和1030nm高透膜的平凸透镜。

4.如权利要求1所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：所述输出镜组件包括双色镜以及用于将经泵浦耦合放大后的激光输出的反射镜，所述双色镜设于所述第一透镜和所述第二透镜的光路之间，所述双色镜靠近所述第一透镜的一侧设有供经所述第一透镜准直后的激光透过的第一高透膜，且所述双色镜靠近所述第二透镜的一侧设有用于将经泵浦耦合放大后的激光反射至所述反射镜的第一高反膜，所述反射镜具有用于接收所述双色镜反射来的激光并反射输出的第二高反膜。

5.如权利要求4所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：第一高透膜为976nm高透膜，所述第一高反膜和所述第二高反膜均为1030nm高反膜。

6.如权利要求1所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：还包括用于将泵浦光输送至所述第一透镜的泵浦输出光纤。

7.如权利要求6所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：所述泵浦输出光纤为单模光纤、多模光纤或传能光纤。

8.如权利要求1所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：还包括用于将经泵浦耦合放大后的激光输送至所述的第二透镜的激光输出光纤。

9.如权利要求8所述的空间泵浦耦合及输出的结构，其特征在于：所述激光输出光纤为单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤或单晶光纤。

10.一种飞秒脉冲激光器，包括泵浦源以及增益光纤，其特征在于：还包括如权利要求1-9任一所述的空间泵浦耦合及输出的结构，所述泵浦源输出泵浦光至所述第一透镜，所述增益光纤接收经所述输出镜组件输出的激光。

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