一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器的制作方法

本發(fā)明涉及光纖和激光技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種基于非相干合束的高能量高平均功率納秒脈沖全光纖激光器。

背景技術(shù)：

光纖激光器/放大器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器/放大器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌（Er），鎰（Yb），銩（Tm），鈥（Ho），釹（Nd）等，光纖激光器/放大器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器/放大器相比，光纖激光器/放大器具有能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長和無需維護等鮮明特點，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。

近年來，高功率納秒脈沖全光纖激光器被廣泛應(yīng)用于激光打標(biāo)、激光雕刻領(lǐng)域，此類激光器的輸出功率一般處于幾十瓦量級，脈沖能量在一兩個毫焦量級。激光清洗用激光器的平均功率一般需要幾百瓦量級，尤其是脈沖能量需要達到十毫焦以上，甚至是五十毫焦以上。因此現(xiàn)有的高功率納秒脈沖全光纖激光器產(chǎn)品無法應(yīng)用于市場巨大的激光清洗行業(yè)。基于非相干合束技術(shù)對多束納秒脈沖全光纖激光進行合束實現(xiàn)平均功率達到千瓦量級、脈沖能量達到百毫焦量級的全光纖激光器具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明旨在提供一種平均功率達到千瓦量級、脈沖能量達到百毫焦量級的高能量、高平均功率的納秒脈沖全光纖激光器。

為了實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明將通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)：

一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器，其特征在于設(shè)有納秒脈沖種子激光、光纖分束器、光纖放大器、同步光路、光纖合束器和激光輸出頭，所述納秒脈沖種子激光的輸出端與光纖分束器的輸入端連接，光纖分束器設(shè)有不少于2個分路輸出端，光纖分束器各分路輸出端分別設(shè)有相對應(yīng)的光纖放大器，光纖分束器對納秒脈沖種子激光所發(fā)出的光信號進行分路后，分別對光纖分束器的各分路光信號進行放大，光纖分束器各分路輸出端分別與相對應(yīng)的光纖放大器的輸入端相連，各光纖放大器的輸出端分別經(jīng)同步光路與光纖合束器輸入端相連，光纖合束器的輸出端與激光輸出頭連接。

本發(fā)明所述納秒脈沖種子激光可以是一種主動調(diào)Q光纖激光器，也可以是其他可以提供納秒激光脈沖的激光器，比如可以是光纖耦合的增益開關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器，或者是一種電流調(diào)制型的蝶形半導(dǎo)體激光器，當(dāng)納秒脈沖種子激光為一種主動調(diào)Q光纖激光器時，它納秒脈沖種子激光是一種主動調(diào)Q光纖激光器，該主動調(diào)Q光纖激光器包括第一半導(dǎo)體泵浦激光、光纖泵浦信號合束器、第一雙包層摻鐿光纖、高反光纖光柵、光纖耦合聲光調(diào)制器、低反光纖光柵和第一光纖隔離器，其中第一半導(dǎo)體泵浦激光與光纖泵浦信號合束器的泵浦端連接，光纖泵浦信號合束器的信號輸入光纖端面進行斜切，光纖泵浦信號合束器的信號輸出光纖與高反光纖光柵一端相連接，高反光纖光柵另一端與第一雙包層摻鐿光纖一端連接，第一雙包層摻鐿光纖另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器連接，光纖耦合聲光調(diào)制器輸出光纖與低反光纖光柵連接，低反光纖光柵另一端與第一光纖隔離器的輸入光纖焊接；當(dāng)納秒脈沖種子激光是一種電流調(diào)制型的蝶形半導(dǎo)體激光器，包括脈沖電流驅(qū)動器、光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器、輸出光纖和第二光纖隔離器，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)脈沖電流驅(qū)動器驅(qū)動后，輸出1微米波段激光，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)輸出光纖與第二光纖隔離器的輸入端連接。納秒脈沖種子激光可以輸出的重復(fù)頻率幾千赫茲到幾百千赫茲，脈沖寬度從幾十納秒到幾百納秒的脈沖激光。

本發(fā)明所述光纖放大器由光纖放大級組成，光纖放大級采用的是前向泵浦的方式，也可以采用后向泵浦的方式；光纖放大級包括第二光纖泵浦信號合束器、第二半導(dǎo)體泵浦激光、第二雙包層摻鐿光纖和第三光纖隔離器，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光，第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖一端相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器相連。

本發(fā)明所述光纖放大器至少包括兩個光纖放大級，光纖放大器3并不限于兩級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率、更高能量的激光。其中，對于相鄰的光纖放大級，前一個光纖放大級第三光纖隔離器的輸出端與后一個光纖放大級第二光纖泵浦信號合束器的輸入端相連；第一個光纖放大級的第二光纖泵浦信號合束器的輸入端與納秒脈沖種子激光輸出端相連，最后一個光纖放大級的第三光纖隔離器的輸出端與同步光路相連。

光纖放大器由兩個光纖放大級組成，其中第一個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-2），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接光纖分束器2的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-3）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-4）相連。第二個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-6），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接第一個光纖放大級的第三光纖隔離器（3-4）的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-7）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-8）相連。其中光纖放大器3的第一個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約20W。采用的第二光纖泵浦信號合束器（3-2）為（2+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-3），的芯徑/內(nèi)包層為20μm/130μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為3dB/m。所屬光纖放大器3的第二個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約30W。采用的光纖泵浦信號合束器（3-6）為（18+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-7），的芯徑/內(nèi)包層為50μm/400μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為2dB/m。

本發(fā)明所述同步光路4是無源光纖，通過改變無源光纖的長度，對七路激光進行時域同步。

本發(fā)明所述光纖分束器的輸入端與納秒脈沖種子源的光纖隔離器（1-7）的輸出端連接，光纖分束器將納秒脈沖分為N（N>2）束，光纖分束器可以為一個（1×N）光纖分束器，也可以為由多個分束器組成。例如，當(dāng)需要用光纖分束器將納秒脈沖分為7束時，可以采用一個（1×7）光纖分束器，也可以將一個（1×3）光纖分束器和一個（1×4）光纖分束器采用配合。

本發(fā)明光纖合束器為一個N×1光纖激光合束器，可以將N路激光合束進一根光纖。

本發(fā)明所述激光輸出頭6為石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。

傳統(tǒng)的納秒脈沖激光器，由于受到非線性效應(yīng)、能量存儲等因素的限制，脈沖能量一般在十幾毫焦量級，平均功率在兩三百瓦量級，這極大地限制了脈沖光纖激光器在激光清洗等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明通過激光合束技術(shù)將幾路納秒脈沖光纖激光進行合束，得到平均功率達到千瓦量級、脈沖能量達到百毫焦量級的納秒脈沖光纖激光器；同時整個系統(tǒng)實現(xiàn)了全光纖化，具備平均功率高、脈沖能量大、體積小、易維護、穩(wěn)定可靠的優(yōu)秀性能。在實施例的試驗中，我們通過對7束脈沖能量約15mJ、平均功率約150W的納秒脈沖激光進行非相干合束，得到了脈沖能量達到100mJ、平均功率達到1000W的高脈沖能量、高平均功率納秒脈沖光纖激光器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)圖示圖。

圖中標(biāo)記：納秒脈沖種子激光1、光纖分束器2、光纖放大器3、同步光路4、光纖合束器5、激光輸出頭6。

圖2是納秒脈沖種子激光的一種結(jié)構(gòu)圖示圖。

圖中標(biāo)記：半導(dǎo)體泵浦激光1-1、光纖泵浦信號合束器1-2、高反光纖光柵1-3、雙包層摻鐿光纖1-4、聲光調(diào)制器1-5、低反光纖光柵1-6、光纖隔離器1-7。

圖3是納秒脈沖種子激光的另一種結(jié)構(gòu)圖示圖。

圖中標(biāo)記： 光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器8、脈沖電流驅(qū)動器7、雙包層摻鐿光纖、光纖隔離器

圖4是本發(fā)明涉及的一種光纖放大器的結(jié)構(gòu)圖示圖。

圖中標(biāo)記：半導(dǎo)體泵浦激光3-1、光纖泵浦信號合束器3-2、雙包層摻鐿光纖3-3、光纖隔離器3-4、半導(dǎo)體泵浦激光3-5、光纖泵浦信號合束器3-6、雙包層摻鐿光纖3-7、光纖隔離器3-8。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述：

一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器，其特征在于設(shè)有納秒脈沖種子激光1、光纖分束器2、光纖放大器3、同步光路4、光纖合束器5和激光輸出頭6，所述納秒脈沖種子激光的輸出端與光纖分束器的輸入端連接，光纖分束器設(shè)有不少于2個分路輸出端，光纖分束器各分路輸出端分別設(shè)有相對應(yīng)的光纖放大器，光纖分束器對納秒脈沖種子激光所發(fā)出的光信號進行分路后，分別對光纖分束器的各分路光信號進行放大，光纖分束器各分路輸出端分別與相對應(yīng)的光纖放大器的輸入端相連，各光纖放大器的輸出端分別經(jīng)同步光路與光纖合束器輸入端相連，光纖合束器的輸出端與激光輸出頭連接。

本發(fā)明所述納秒脈沖種子激光可以是一種主動調(diào)Q光纖激光器，也可以是其他可以提供納秒激光脈沖的激光器，比如可以是光纖耦合的增益開關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器，或者是一種電流調(diào)制型的蝶形半導(dǎo)體激光器，當(dāng)納秒脈沖種子激光為一種主動調(diào)Q光纖激光器時，它納秒脈沖種子激光是一種主動調(diào)Q光纖激光器，該主動調(diào)Q光纖激光器包括第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）、光纖泵浦信號合束器(1-2)、第一雙包層摻鐿光纖（1-4）、高反光纖光柵（1-3）、光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）、低反光纖光柵(1-6)和第一光纖隔離器(1-7)，其中第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）與光纖泵浦信號合束器(1-2)的泵浦端連接，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸入光纖端面進行斜切，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸出光纖與高反光纖光柵（1-3）一端相連接，高反光纖光柵（1-3）另一端與第一雙包層摻鐿光纖一端（1-4）連接，第一雙包層摻鐿光纖（1-4）另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）連接，光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）輸出光纖與低反光纖光柵(1-6)連接，低反光纖光柵(1-6)另一端與第一光纖隔離器(1-7)的輸入光纖焊接；當(dāng)納秒脈沖種子激光是一種電流調(diào)制型的蝶形半導(dǎo)體激光器，包括脈沖電流驅(qū)動器7、光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器8、輸出光纖和第二光纖隔離器，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)脈沖電流驅(qū)動器驅(qū)動后，輸出1微米波段激光，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)輸出光纖與第二光纖隔離器的輸入端連接。納秒脈沖種子激光可以輸出的重復(fù)頻率幾千赫茲到幾百千赫茲，脈沖寬度從幾十納秒到幾百納秒的脈沖激光。

本發(fā)明所述光纖放大器由光纖放大級組成，光纖放大級采用的是前向泵浦的方式，也可以采用后向泵浦的方式；光纖放大級包括第二光纖泵浦信號合束器、第二半導(dǎo)體泵浦激光、第二雙包層摻鐿光纖和第三光纖隔離器，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光，第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖一端相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器相連。

本發(fā)明所述光纖放大器至少包括兩個光纖放大級，光纖放大器3并不限于兩級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率、更高能量的激光。其中，對于相鄰的光纖放大級，前一個光纖放大級第三光纖隔離器的輸出端與后一個光纖放大級第二光纖泵浦信號合束器的輸入端相連；第一個光纖放大級的第二光纖泵浦信號合束器的輸入端與納秒脈沖種子激光輸出端相連，最后一個光纖放大級的第三光纖隔離器的輸出端與同步光路相連。

本發(fā)明所述同步光路4是無源光纖，通過改變無源光纖的長度，對七路激光進行時域同步。

本發(fā)明所述光纖分束器2的輸入端與納秒脈沖種子源1的光纖隔離器（1-7）的輸出端連接，光纖分束器將納秒脈沖分為N（N>2）束，光纖分束器可以為一個（1×N）光纖分束器，也可以為由多個分束器組成。例如，當(dāng)需要用光纖分束器將納秒脈沖分為7束時，可以采用一個（1×7）光纖分束器，也可以將一個（1×3）光纖分束器和一個（1×4）光纖分束器采用配合。

本發(fā)明光纖合束器為一個N×1光纖激光合束器，可以將N路激光合束進一根光纖。

本發(fā)明所述激光輸出頭6為石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。

傳統(tǒng)的納秒脈沖激光器，由于受到非線性效應(yīng)、能量存儲等因素的限制，脈沖能量一般在十幾毫焦量級，平均功率在兩三百瓦量級，這極大地限制了脈沖光纖激光器在激光清洗等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明通過激光合束技術(shù)將幾路納秒脈沖光纖激光進行合束，得到平均功率達到千瓦量級、脈沖能量達到百毫焦量級的納秒脈沖光纖激光器；同時整個系統(tǒng)實現(xiàn)了全光纖化，具備平均功率高、脈沖能量大、體積小、易維護、穩(wěn)定可靠的優(yōu)秀性能。在實施例的試驗中，我們通過對7束脈沖能量約15mJ、平均功率約150W的納秒脈沖激光進行非相干合束，得到了脈沖能量達到100mJ、平均功率達到1000W的高脈沖能量、高平均功率納秒脈沖光纖激光器。

實施例一

一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器，其特征在于設(shè)有納秒脈沖種子激光1、光纖分束器2、光纖放大器3、同步光路4、光纖合束器5和激光輸出頭6，所述納秒脈沖種子激光的輸出端與光纖分束器的輸入端連接，光纖分束器設(shè)有7個分路輸出端，光纖分束器各分路輸出端分別設(shè)有相對應(yīng)的光纖放大器，光纖分束器對納秒脈沖種子激光所發(fā)出的光信號進行分路后，分別對光纖分束器的各分路光信號進行放大，光纖分束器各分路輸出端分別與相對應(yīng)的光纖放大器的輸入端相連，各光纖放大器的輸出端分別經(jīng)同步光路與光纖合束器輸入端相連，光纖合束器的輸出端與激光輸出頭連接。

其中，主動調(diào)Q光纖激光器包括第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）、光纖泵浦信號合束器(1-2)、第一雙包層摻鐿光纖（1-4）、高反光纖光柵（1-3）、光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）、低反光纖光柵(1-6)和第一光纖隔離器(1-7)，其中第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）與光纖泵浦信號合束器(1-2)的泵浦端連接，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸入光纖端面進行斜切，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸出光纖與高反光纖光柵（1-3）一端相連接，高反光纖光柵（1-3）另一端與第一雙包層摻鐿光纖一端（1-4）連接，第一雙包層摻鐿光纖（1-4）另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）連接，光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）輸出光纖與低反光纖光柵(1-6)連接，低反光纖光柵(1-6)另一端與第一光纖隔離器(1-7)的輸入光纖焊接。納秒脈沖種子激光可以輸出的重復(fù)頻率幾千赫茲到幾百千赫茲，脈沖寬度從幾十納秒到幾百納秒的脈沖激光。

本實施例所述光纖放大器由兩個光纖放大級組成，光纖放大級采用的是前向泵浦的方式，光纖放大器由兩個光纖放大級組成，其中第一個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-2），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接光纖分束器2的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-3）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-4）相連。第二個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-6），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接第一個光纖放大級的第三光纖隔離器（3-4）的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-7）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-8）相連。其中光纖放大器3的第一個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約20W。采用的第二光纖泵浦信號合束器（3-2）為（2+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-3），的芯徑/內(nèi)包層為20μm/130μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為3dB/m。所屬光纖放大器3的第二個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約30W。采用的光纖泵浦信號合束器（3-6）為（18+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-7），的芯徑/內(nèi)包層為50μm/400μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為2dB/m。

此外，本實施例中所述同步光路4是無源光纖，通過改變無源光纖的長度，對七路激光進行時域同步。本發(fā)明所述光纖分束器的輸入端與納秒脈沖種子源的光纖隔離器（1-7）的輸出端連接，光纖分束器將納秒脈沖分為7束，光纖分束器2為一個（1×7）光纖分束器2。光纖合束器為一個7×1光纖激光合束器，可以將7路激光合束進一根光纖。本發(fā)明所述激光輸出頭6為石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。

采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以得到100mJ，1000W的納秒脈沖激光，足以用于航空航天、海工裝備等高端激光清洗應(yīng)用市場。

實施例二

一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器，其特征在于設(shè)有納秒脈沖種子激光1、光纖分束器2、光纖放大器3、同步光路4、光纖合束器5和激光輸出頭6，所述納秒脈沖種子激光的輸出端與光纖分束器的輸入端連接，光纖分束器設(shè)有不少于2個分路輸出端，光纖分束器各分路輸出端分別設(shè)有相對應(yīng)的光纖放大器，光纖分束器對納秒脈沖種子激光所發(fā)出的光信號進行分路后，分別對光纖分束器的各分路光信號進行放大，光纖分束器各分路輸出端分別與相對應(yīng)的光纖放大器的輸入端相連，各光纖放大器的輸出端分別經(jīng)同步光路與光纖合束器輸入端相連，光纖合束器的輸出端與激光輸出頭連接。

本實施例所述納秒脈沖種子激光是一種電流調(diào)制型的蝶形半導(dǎo)體激光器，包括脈沖電流驅(qū)動器7、光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器8、輸出光纖和第二光纖隔離器，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)脈沖電流驅(qū)動器驅(qū)動后，輸出1微米波段激光，光纖耦合蝶形半導(dǎo)體激光器經(jīng)輸出光纖與第二光纖隔離器的輸入端連接。納秒脈沖種子激光可以輸出的重復(fù)頻率幾千赫茲到幾百千赫茲，脈沖寬度從幾十納秒到幾百納秒的脈沖激光。

本實施例所述光纖放大器由3個光纖放大級組成，光纖放大級包括光纖泵浦信號合束器、半導(dǎo)體泵浦激光、雙包層摻鐿光纖、光纖隔離器，其中第一放大級的輸出端與第二光纖放大級第二光纖泵浦信號合束器的輸入端相連，第二放大級的輸出端與第三光纖放大級第二光纖泵浦信號合束器的輸入端相連，第一光纖放大級的第二光纖泵浦信號合束器的輸入端與納秒脈沖種子激光輸出端相連，第三光纖放大級的第三光纖隔離器的輸出端與同步光路相連。

本實施例中所述光纖放大器3的第一個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約10W。采用的第二光纖泵浦信號合束器可以為（1+1）×1光纖泵浦信號合束器，雙包層摻鐿光纖的芯徑/內(nèi)包層為10μm/130μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為1.3dB/m。

第二個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約20W。采用的第二光纖泵浦信號合束器可以為（2+1）×1泵浦信號合束器，雙包層摻鐿光纖的芯徑/內(nèi)包層為20μm/130μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為3dB/m。

第三個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約30W。采用的第二光纖泵浦信號合束器為（18+1）×1光纖泵浦信號合束器，雙包層摻鐿光纖的芯徑/內(nèi)包層為50μm/400μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為2dB/m。

此外，本實施例中所述同步光路4是無源光纖，通過改變無源光纖的長度，對七路激光進行時域同步。本發(fā)明所述光纖分束器的輸入端與納秒脈沖種子源的光纖隔離器（1-7）的輸出端連接，光纖分束器將納秒脈沖分為7束，光纖分束器2為一個（1×7）光纖分束器2。光纖合束器為一個7×1光纖激光合束器，可以將7路激光合束進一根光纖。本發(fā)明所述激光輸出頭6為石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。

采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以得到100mJ，1000W的納秒脈沖激光，足以用于航空航天、海工裝備等高端激光清洗應(yīng)用市場。

實施例三

一種基于非相干合束的高能量納秒脈沖全光纖激光器，其特征在于設(shè)有納秒脈沖種子激光1、光纖分束器2、光纖放大器3、同步光路4、光纖合束器5和激光輸出頭6，所述納秒脈沖種子激光的輸出端與光纖分束器的輸入端連接，光纖分束器設(shè)有7個分路輸出端，光纖分束器各分路輸出端分別設(shè)有相對應(yīng)的光纖放大器，光纖分束器對納秒脈沖種子激光所發(fā)出的光信號進行分路后，分別對光纖分束器的各分路光信號進行放大，光纖分束器各分路輸出端分別與相對應(yīng)的光纖放大器的輸入端相連，各光纖放大器的輸出端分別經(jīng)同步光路與光纖合束器輸入端相連，光纖合束器的輸出端與激光輸出頭連接。

其中，主動調(diào)Q光纖激光器包括第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）、光纖泵浦信號合束器(1-2)、第一雙包層摻鐿光纖（1-4）、高反光纖光柵（1-3）、光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）、低反光纖光柵(1-6)和第一光纖隔離器(1-7)，其中第一半導(dǎo)體泵浦激光（1-1）與光纖泵浦信號合束器(1-2)的泵浦端連接，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸入光纖端面進行斜切，光纖泵浦信號合束器(1-2)的信號輸出光纖與高反光纖光柵（1-3）一端相連接，高反光纖光柵（1-3）另一端與第一雙包層摻鐿光纖一端（1-4）連接，第一雙包層摻鐿光纖（1-4）另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）連接，光纖耦合聲光調(diào)制器（1-5）輸出光纖與低反光纖光柵(1-6)連接，低反光纖光柵(1-6)另一端與第一光纖隔離器(1-7)的輸入光纖焊接。納秒脈沖種子激光可以輸出的重復(fù)頻率幾千赫茲到幾百千赫茲，脈沖寬度從幾十納秒到幾百納秒的脈沖激光。

本實施例所述光纖放大器由兩個光纖放大級組成，光纖放大級采用的是前向泵浦的方式， 其中第一個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-2），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接光纖分束器2的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-3）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-4）相連。第二個光纖放大級包括：一個第二光纖泵浦信號合束器（3-6），第二光纖泵浦信號合束器的信號端接第一個光纖放大級的第三光纖隔離器（3-4）的輸出端，第二光纖泵浦信號合束器的泵浦端接第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5），第二光纖泵浦信號合束器的輸出端與第二雙包層摻鐿光纖（3-7）相連，第二雙包層摻鐿光纖另一端與第三光纖隔離器（3-8）相連。其中光纖放大器3的第一個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-1）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約20W。采用的第二光纖泵浦信號合束器（3-2）為（2+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-3），的芯徑/內(nèi)包層為20μm/130μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為3dB/m。所屬光纖放大器3的第二個光纖放大級中，采用的第二半導(dǎo)體泵浦激光（3-5）為光纖耦合多模半導(dǎo)體激光器，工作波長位于915nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約30W。采用的光纖泵浦信號合束器（3-6）為（18+1）×1光纖泵浦信號合束器，第二雙包層摻鐿光纖（3-7），的芯徑/內(nèi)包層為50μm/400μm，纖芯NA為0.08，對915nm處激光的吸收系數(shù)約為2dB/m。

此外，本實施例中所述同步光路4是無源光纖，通過改變無源光纖的長度，對七路激光進行時域同步。本發(fā)明所述光纖分束器的輸入端與納秒脈沖種子源的光纖隔離器（1-7）的輸出端連接，光纖分束器將納秒脈沖分為5束，光纖分束器2為一個（1×5）光纖分束器2。光纖合束器為一個5×1光纖激光合束器，可以將5路激光合束進一根光纖。本發(fā)明所述激光輸出頭6為石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。

采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以得到100mJ，1000W的納秒脈沖激光，足以用于航空航天、海工裝備等高端激光清洗應(yīng)用市場。