一種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉光纖激光器領域，具體是一種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統。
【背景技術】
[0002]長脈寬、高峰值功率準連續激光器輸出激光具有ms量級脈沖寬度，使得脈沖光具有比連續光高十倍以上的峰值功率，以及更高的單脈沖能量，是易碎材料點焊、縫焊和鉆孔等微加工的最佳選擇。
[0003]現階段主要通過燈栗YAG激光器和降額調制連續光纖激光器來得到長脈寬、高峰值功率的準連續激光。燈栗YAG激光器所使用的Nd: YAG晶體具有優良的熱學性能，非常適合制作成連續和重頻器件，燈栗YAG長脈寬、低重頻準連續激光器制作工藝成熟穩定，雖然可以獲得ms級脈寬、千瓦峰值功率的脈沖激光，但是YAG激光器燈栗效率只有百分之幾，激光介質的熱負荷大，光束質量差，結構復雜，制造成本高。連續光纖激光器通過降低栗浦功率，并在瞬間提升栗浦功率，形成脈沖栗浦，得到長脈寬、高峰值功率的準連續激光，同時具有光纖激光器光束質量好、可靠性高、易于集成、無需復雜維護等優點。但是其單模塊最大峰值只能達到平均功率的兩倍，激光器性價比達不到要求。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的為了克服現有技術存在的上述問題，提供一種脈沖寬度、形狀可調，具有脈沖穩定性好、光束質量好、栗浦光狀態可監控、輸出功率穩定性可動態調節的高峰值功率連續光纖激光器系統。
[0005]本實用新型的技術方案:
[0006]—種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，由栗浦源、紅光耦合件、栗浦光監控器、諧振腔、包層光剝離器、功率監控器、輸出光纜、控制電路系統、驅動系統、反饋系統構成；其特征在于:控制電路系統分別與栗浦源源、驅動系統和反饋系統相連，驅動系統驅動栗浦源輸出連續栗浦激光或ms量級準連續激光；小部分栗浦光到達栗浦光監控器，絕大部分栗浦光經過紅光耦合件注入到諧振腔，再依次通過包層光剝離器、功率監控器，諧振腔輸出的絕大部分激光從輸出光纜輸出，少部分激光到達功率監控器；栗浦光監控器和功率監控器將采集到的信號發送給反饋系統，由反饋系統反饋到控制電路系統，控制電路系統通過驅動系統控制栗浦源。
[0007]所述的栗浦源工作在連續或脈沖模式，是快速響應的增益開關型半導體激光器。驅動系統產生脈沖電流驅動栗浦源輸出ms量級準連續栗浦光，所述的栗浦源中心波長在915±2nm，栗浦光的脈寬在0.2_50ms范圍內，占空比在10% -50%范圍內。脈沖模式下，脈寬小于10ms時，驅動電流能達到連續模式時的兩倍。
[0008]所述紅光耦合件由(6+1) XI耦合器、模式適配器MFA和紅光二極管構成，采用正向傳輸，親合器具有一定分光比，分出少部分信號光用于出光監控，監控栗浦光頻率、脈沖寬度。
[0009]所述諧振腔采用雙向栗浦方式，由光纖光柵和大模場雙包層摻Yb光纖構成，前端耦合入紅光，增強系統的可操控性和安全性。光纖光柵采用長線寬類型，以滿足準連續光纖激光器布里淵增益譜展寬的需要。
[0010]在功率監控器中通過具有一定分光比的包層光剝離器分出少部分信號光用于激光功率監控器。同時包層光剝離器還有改善光束質量，消除反饋光的作用。
[0011]本實用新型的工作原理:驅動單元驅動栗浦源產生連續或ms量級脈沖915nm激光，栗浦光經耦合器后注入到諧振腔，雙端栗浦摻Yb光纖，增益產生1080nm的激光，最后經過包層光剝離器優化光束質量后經光纜輸出。該種長脈寬準連續光纖激光器最高輸出平均功率150W，最大脈沖寬度為50ms，頻率可在0Hz到5kHz的低頻范圍內調制，單脈沖能量最高可達15J，峰值功率1500KW。
[0012]該種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統設置了栗浦光監控器和輸出功率監控器，通過光電二極管將光信號轉換成電信號，控制電路系統將之與設定值進行對比，根據對比結果做出相應的判斷并通過驅動系統進行調整。
[0013]本實用新型的優點:
[0014]所述長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統是全光纖系統，有效提高了系統的可靠性和穩定性。
[0015]所述長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統利用驅動系統調制栗浦光的脈沖寬度、脈沖形狀，直接脈沖栗浦諧振腔，產生目標脈沖激光，提高了系統的可靠性，同時具有抗反饋光干擾的作用。包層光剝離器提高激光器的光束質量、并有效地抑制摻雜光纖內的非線性效應，實現高峰值功率ms脈沖激光輸出；
[0016]所述長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統具有紅光指示的功能，提高系統的可操作性和安全性；
[0017]所述長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統具有脈沖信號實時監控的功能和輸出功率動態調節的功能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的光學結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖進一步描述。
[0021]參見圖1、圖2，本實用新型由栗浦源(1)、紅光耦合件(2)、栗浦光監控器(3)、諧振腔(4)、包層光剝離器(5)、功率監控器(6)、輸出光纜(7)、控制電路系統(8)、驅動系統
(9)、反饋系統(10)構成；其特征在于:控制電路系統8分別與驅動系統9和反饋系統10相連，驅動系統9控制栗浦源1，輸出連續激光或ms量級準連續激光；栗浦光經紅光耦合件2后小部分光到達栗浦光監控器3，大部分栗浦光注入到諧振腔4，依次通過諧振腔4的高反光柵、摻Yb光纖、輸出光柵和栗浦親合器404 ；輸出光柵輸出的絕大部分激光經包層光剝離器5輸出，少部分激光到達功率監控器6 ;栗浦光監控器3和功率監控器6將采集到的信號發送給反饋系統10，由反饋系統10反饋到控制電路系統8 ;控制電路系統8將采集到的脈沖光頻率、脈沖寬度與設定值對比，根據對比結果決定栗浦源1繼續或停止工作；將采集到的功率信號與設定值對比，根據對比結果通過驅動系統9增加栗浦源1的驅動電流或驅動系統9停止工作。本實用新型的控制電路系統8、驅動系統9和反饋系統10采用現有結構，直接從市場購買。
[0022]所述驅動系統9驅動栗浦源1產生ms量級脈沖栗浦光；栗浦激光經紅光耦合件2后按1:99的分光比將脈沖栗浦光分為兩部分，見圖1，所述的栗浦源1是快速響應的增益開關型半導體激光器。栗浦光源1輸出的激光波長在915±2nm ;所述的紅光耦合件2主要是將栗浦光和紅光耦合進諧振腔主光路中；栗浦光經過紅光耦合件后一小部分光到達栗浦光監控器3，所述的栗浦光監控器3由吸收腔301和光電二極管302組成，絕大部分光再注入到諧振腔4 ;諧振腔4由高反光柵401、摻Yb光纖402、輸出光柵403和栗浦耦合器404構成，采用雙向栗浦方式，均為現有結構；為提高系統的可操作性和安全性，可借助(6+1) XI耦合器的原理結構在栗浦源1和諧振腔4之間加入紅光耦合件2耦合入紅光，所述紅光耦合件2由耦合器201、模式適配器202、紅光管LD203組成，均為現有結構。諧振腔的輸出激光從包層光剝離器5輸出，少部分激光到達功率監控器6，所述的功率監控器6由光吸收腔601和光電二極管602組成。同時包層光剝離器5因為被人為破壞了包層的傳輸性能，從而能夠將包層中傳輸的多模激光導出激光束，達到改善光束質量的目的。栗浦光監控器3和功率監控器6將采集到的信號經反饋系統10反饋到控制電路系統8。
【主權項】
1.一種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，由栗浦源(1)、紅光耦合件(2)、栗浦光監控器(3)、諧振腔(4)、包層光剝離器(5)、功率監控器￠)、輸出光纜(7)、控制電路系統(8)、驅動系統(9)、反饋系統(10)構成；其特征在于:控制電路系統(8)分別與栗浦源(1)、驅動系統(9)和反饋系統(10)相連，驅動系統(9)驅動栗浦源(1)輸出連續栗浦激光或ms量級準連續激光；小部分栗浦光到達栗浦光監控器(3)，絕大部分栗浦光經過紅光耦合件(2)注入到諧振腔(4)，再依次通過包層光剝離器(5)、功率監控器￠)，諧振腔(4)輸出的絕大部分激光從輸出光纜(7)輸出，少部分激光到達功率監控器￠);栗浦光監控器(3)和功率監控器(6)將采集到的信號發送給反饋系統(10)，由反饋系統(10)反饋到控制電路系統(8)，控制電路系統⑶通過驅動系統(9)控制栗浦源(1)。2.根據權利要求1所述的長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，其特征在于:所述的栗浦源(1)工作在連續或脈沖模式，為快速響應的增益開關型半導體激光器，驅動系統(9)產生脈沖電流驅動栗浦源輸出ms量級準連續栗浦光，所述的栗浦源中心波長在915±2nm，栗浦光的脈寬在0.2_50ms范圍內，占空比在10% -50%范圍內。3.根據權利要求1所述的長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，其特征在于:所述的諧振腔(4)由栗浦耦合器、高反光柵、摻Yb光纖和輸出光柵組成，驅動系統(9)驅動半導體栗浦源使諧振腔部分產生1080nm土 15nm毫秒量級脈沖激光。4.根據權利要求1所述的長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，其特征在于:所述栗浦光監控器(3)中通過紅光耦合件(2)分出小部分信號光用于監控栗浦光頻率和脈沖寬度。5.根據權利要求1所述的長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，其特征在于:所述功率監控器￠)中通過包層光剝離器(5)分出少部分信號光用于激光功率監控。6.根據權利要求1所述的長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，其特征在于:所述的紅光耦合件(2)由(6+1) XI耦合器、模式適配器MFA和紅光二極管組成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種長脈寬、高峰值功率準連續光纖激光器系統，結構為控制電路系統分別與泵浦源、驅動系統和反饋系統相連，驅動系統驅動泵浦源輸出泵浦激光；小部分泵浦光到達泵浦光監控器，絕大部分泵浦光經過紅光耦合件注入到諧振腔，再依次通過包層光剝離器、功率監控器，諧振腔輸出絕大部分激光從輸出光纜輸出，少部分激光到達功率監控器；泵浦光監控器和功率監控器將采集到的信號發送給反饋系統，由反饋系統反饋到控制電路系統，控制電路系統通過驅動系統控制泵浦源。本實用新型提高系統的可靠性和穩定性，提高激光器光束質量和抑制摻雜光纖內非線性效應，實現高峰值功率ms脈沖激光輸出；具有紅光指示、脈沖信號實時監控和輸出功率動態調節等功能。
【IPC分類】H01S3/0941, H01S3/067
【公開號】CN205122986
【申請號】CN201520891125
【發明人】陳明, 胡燦, 張玄, 曹叢繪, 谷林柱
【申請人】武漢銳科光纖激光技術股份有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月10日