專利名稱：聲光調(diào)q高功率脈沖光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光加工也逐漸普及，而在激光加工中，光纖激光器有著不可替代的作用。目前國際上有脈沖光纖激光器，采用的技術(shù)方案是用零點幾納米左右寬帶的光纖光柵(FBG)作為諧振腔的高反鏡，用帶寬零點幾納米的反射率比較低的光纖光柵作為諧振腔的低反鏡，在諧振腔內(nèi)用光纖耦合的聲光Q開關(guān)調(diào)Q來產(chǎn)生幾十納秒到幾百納秒量級的光脈沖做為種子源，然后經(jīng)過一級或二級雙包層光纖放大器放大后得到零點幾毫焦到幾毫焦量級的光脈沖。但是，這種用FBG作為高反鏡的脈沖光纖激光器溫度穩(wěn)定性差，在環(huán)境發(fā)生改變時，F(xiàn)BG的中心波長很容易發(fā)生漂移，高反的光柵和低反的光柵容易失配，造成激光器的光譜帶寬變窄，在一定的脈沖峰值的功率的情況下，容易產(chǎn)生非線性受激布里淵散射SBS，經(jīng)后級放大后產(chǎn)生極高的峰值功率，易造成光纖燒斷，這也是目前國內(nèi)外調(diào)Q脈沖光纖激光器的可靠性差的根本原因，據(jù)統(tǒng)計，國外生產(chǎn)的脈沖光纖激光器的返修率大約10%，且采用 FBG做高反的返修率在大約為70% 10%。

綜上可知，現(xiàn)有的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器， 其可以避免產(chǎn)生非線性受激布里淵散射SBS，具有很高的可靠性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組，所述光路模組包括泵浦源，用于產(chǎn)生泵浦激光，包括若干泵浦激光器；諧振腔，用于將所述泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光，所述諧振腔內(nèi)具有高反鏡和聲光調(diào)制器，且所述諧振腔連接于所述泵浦源；光纖放大器，用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述諧振腔內(nèi)還具有低反鏡及合束器，所述低反鏡連接于所述聲光調(diào)制器，所述高反鏡連接于所述合束器，所述合束器與聲光調(diào)制器通過摻鐿雙包層光纖連接。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述光路模組還包括一光纖耦合器，所述諧振腔通過一光隔離器與所述光纖耦合器連接。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述光纖耦合器一端連接一光電探測器，另一端連接所述光纖放大器，所述光纖耦合器將所述脈沖激光耦合為兩路激光信號，一路激光信號傳輸至所述光電探測器，另一路激光信號傳輸至所述光纖放大器。
根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述光纖放大器包括第一級光纖放大器和第二級光纖放大器。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述光纖放大器包括泵浦源、合束器及摻鐿雙包層光纖放大器，所述泵浦源、摻鐿雙包層光纖放大器與光纖耦合器均與所述合束器連接。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述高反鏡的反射帶寬為lOOnm， 反射率為99%。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述第一級光纖放大器和第二級光纖放大器之間連接有一隔離器。根據(jù)本發(fā)明的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述電路模組包括泵浦驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述光纖放大器；激光驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述泵浦激光器；聲光驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述聲光調(diào)制器；保護電路，用于在無外界觸發(fā)信號或輸出脈沖重復頻率過高時，對激光器進行自動保護；輸出控制電路，用于設置所述光纖激光器的脈寬、重頻及輸出功率；溫度控制電路，用于自動控制電路的溫度。本發(fā)明通過泵浦源產(chǎn)生泵浦激光，再通過諧振腔后產(chǎn)生脈沖激光，再由光纖放大器將脈沖激光放大后輸出。諧振腔中具有一光纖反射鏡作為高反鏡，優(yōu)選的是，該高反鏡具有很大的反射帶寬及反射率，能夠承受幾十千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，可有效避免激光的非線性受激布里淵散射SBS，提高光纖激光器的可靠性。


圖1是本發(fā)明一實施例的光路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明另一實施例的光路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一實施例的電路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一實施例的光纖放大器的外觀結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖1和圖3，本發(fā)明提供了一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其包括光路模組100和電路模組200，光路模組100用于激光信號的變換及傳輸，電路模組200用于給光路模組100的各光纖器件提供驅(qū)動。具體的，光路模組100包括泵浦源10，用于產(chǎn)生泵浦激光，其包括若干泵浦激光器，為方便描述，在此設定每個泵浦源10包括的泵浦激光器數(shù)量為n，且各泵浦激光器可以為975/960/915nm類型的泵 浦激光器。諧振腔20，連接于泵浦源10，是光纖激光器的核心部件。該諧振腔20接收泵浦源10產(chǎn)生的泵浦激光，并將泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光后輸出。諧振腔20具體包括高反鏡21、 合束器22、聲光調(diào)制器23和低反鏡24，合束器22為(1+N) X 1合束器，泵浦源10和高反鏡 21均與合束器22連接，合束器22和聲光調(diào)制器23通過摻鐿雙包層光纖25連接，低反鏡 24連接于聲光調(diào)制器23。優(yōu)選的是，本發(fā)明中以光纖反射鏡作為高反鏡21，光纖反射鏡具有很大的反射帶寬，反射帶寬可達到lOOnm，其反射率也可達到99%，并用光纖耦合，能夠承受幾十千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率。光纖放大器60，用于將脈沖激光進和放大后輸出。 該光纖放大器60包括泵浦源 10、合束器22及摻鐿雙包層光纖放大器61，泵浦源10、摻鐿雙包層光纖放大器61均與合束器22連接。在本發(fā)明一具體實施例中，光路模組100還包括一光纖耦合器30，諧振腔20通過一光隔離器40與光纖耦合器30連接，光纖耦合器30的兩輸出端一端連接一光電探測器 50，另一端連接光纖放大器60，光隔離器40可以保證激光脈沖在光路中的單向傳輸。具體的，由諧振腔20產(chǎn)生的脈沖激光經(jīng)光隔離器40傳輸至光纖耦合器30，光纖耦合器30將所述脈沖激光耦合為兩路激光信號，一路激光信號傳輸至所述光電探測器50，另一路激光信號則傳輸至光纖放大器60的合束器22。合束器22將光纖耦合器30和泵浦源10傳輸來的信號進行合束，并將合束后的激光信號傳送至摻鐿雙包層光纖放大器61進行放大處理，放大后的脈沖激光經(jīng)光隔離器40后輸出。優(yōu)選的是，光纖放大器60可以包括兩級或多級放大光路，如圖2所示的實施例中， 光纖放大器60包括第一級光纖放大器70和第二級光纖放大器80，同時為保證激光信息的單向傳輸，第一級光纖放大器70和第二級光纖放大器80之間連接有一光隔離器40。借此， 脈沖激光可經(jīng)過兩級放大后得到需要的大功率激光信號。本發(fā)明的采用的高反鏡21結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)的時候不需要任何的手動調(diào)節(jié)，直接熔接進光纖即可，其對溫度或外界環(huán)境變化造成的影響不敏感，低反鏡24的光纖光柵FBG受外界影響而造成的波長漂移不會與高反鏡21失配，借此可避免種子激光的非線性受激布里淵散射SBS，進而有效保護光纖，極大的提高了調(diào)Q的光纖激光器的可靠性。再參見圖3，本發(fā)明光纖激光器的電路模組200包括泵浦驅(qū)動電路201，用于驅(qū)動光纖放大器60，且泵浦驅(qū)動電路201和光纖放大器60 均為大功率器件。激光驅(qū)動器202，用于驅(qū)動所述泵浦源10的泵浦激光器產(chǎn)生泵浦激光。聲光驅(qū)動電路203，用于驅(qū)動聲光調(diào)制器23，通過聲光調(diào)制器23調(diào)整諧振腔20的 Q值，借此使諧振腔20的低反鏡24輸出需要的脈沖激光。保護電路204，用于在無外界觸發(fā)信號或輸出脈沖重復頻率過高時，對光纖激光器進行自動保護。溫度控制電路205，該電路為ATC溫控電路，用于自動控制電路的溫度，提高光纖激光器波長的穩(wěn)定性。輸出控制電路206，用于控制光纖激光器輸出的脈寬、重頻以及功率。圖4是本發(fā)明光纖激光器一外觀結(jié)構(gòu)示意圖，光纖激光器具有光纖出口 101，用于激光信號的輸出，其可連接光路模組100的輸出端；控制接口 102，連接輸出控制電路206， 用于對輸出激光參數(shù)的設置；電源接口 103，用于連接工作電源；數(shù)據(jù)傳輸接口 104，用于傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明的脈沖光纖激光器可以達到如下技術(shù)標準

工作波長1064nm波段；脈沖能量ImJ ；脈沖寬度20ns-200ns可調(diào)；脈沖重復頻率 20KHz-500KHz ；輸出平均功率10-50W級。其可以廣泛應用于高精度激光成像雷達、高精度光纖溫度傳感系統(tǒng)、高精度光纖微振動傳感系統(tǒng)、高精度激光加工、激光多普勒測風雷達、 激光通訊系統(tǒng)、激光醫(yī)療、光電對抗以及科學研究等多個領(lǐng)域。下面結(jié)合圖示，具體說明本發(fā)明的一個應用過程。以圖2為例，泵浦源10的泵浦激光器經(jīng)大功率的激光驅(qū)動器202驅(qū)動，產(chǎn)生泵浦激光，經(jīng)泵浦保護器后，泵浦激光進入諧振腔20的(1+N) X 1合束器22進行合束產(chǎn)生 20ns 200ns的脈沖激光，此時的的脈沖激光功率非常微弱，可以通過摻鐿雙包層光纖25 進行放大，在聲光調(diào)制器23的調(diào)Q控制下輸出。輸出后的脈沖激光經(jīng)光纖耦合器30分為兩路，一路傳至光電探測器50，一路進入第一級光纖放大器70。第一級光纖放大器70的合束器22將泵浦激光與該路脈沖信號合束后將合束激光信號傳送到雙包層光纖放大器61進行放大，可得到千瓦級峰值功率的脈沖光纖激光輸出，放大后的激光信號再經(jīng)第二級光纖放大器80放大后即可得到20KW峰值功率和10-50W平均功率的脈沖光纖激光輸出。本發(fā)明采用自行研發(fā)生產(chǎn)的光纖反射鏡作為光纖調(diào)Q激光器的高反鏡21，解決了在一定的脈沖峰值功率情況下輸出激光的光譜帶寬變窄的問題，不會引起種子激光的非線性SBS，也不會燒斷光纖，極大的提高了調(diào)Q的光纖激光器的可靠性。同時，由于高反鏡21的反射帶寬可達lOOnm，經(jīng)特殊設計，反射率也可達到99%，并用光纖耦合，能夠承受幾十千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，且由于激光器的電路模組200可對整個激光器進行自動保護，借此提高激光的可靠性，經(jīng)實踐應用，本發(fā)明的平均功率IOW 50W的高功率調(diào)Q 脈沖光纖激光器的返修率在1%以內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明通過泵浦源產(chǎn)生泵浦激光，再通過諧振腔后產(chǎn)生脈沖激光，再由光纖放大器將脈沖激光放大后輸出。諧振腔中具有一光纖反射鏡作為高反鏡，優(yōu)選的是， 該高反鏡具有很大的反射帶寬及反射率，能夠承受幾十千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率，可有效避免激光的非線性受激布里淵散射SBS，提高光纖激光器的可靠性。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組，其特征在于，所述光路模組包括泵浦源，用于產(chǎn)生泵浦激光，包括若干泵浦激光器；諧振腔，用于將所述泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光，所述諧振腔內(nèi)具有高反鏡和聲光調(diào)制器，且所述諧振腔連接于所述泵浦源；光纖放大器，用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述諧振腔內(nèi)還具有低反鏡及合束器，所述低反鏡連接于所述聲光調(diào)制器，所述高反鏡連接于所述合束器，所述合束器與聲光調(diào)制器通過摻鐿雙包層光纖連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光路模組還包括一光纖耦合器，所述諧振腔通過一光隔離器與所述光纖耦合器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光纖耦合器一端連接一光電探測器，另一端連接所述光纖放大器，所述光纖耦合器將所述脈沖激光耦合為兩路激光信號，一路激光信號傳輸至所述光電探測器，另一路激光信號傳輸至所述光纖放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光纖放大器包括第一級光纖放大器和第二級光纖放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述光纖放大器包括泵浦源、合束器及摻鐿雙包層光纖放大器，所述泵浦源、摻鐿雙包層光纖放大器與光纖耦合器均與所述合束器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述高反鏡的反射帶寬為lOOnm，反射率為99%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第一級光纖放大器和第二級光纖放大器之間連接有一隔離器。
9 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，其特征在于，所述電路模組包括泵浦驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述光纖放大器；激光驅(qū)動器，用于驅(qū)動所述泵浦激光器；聲光驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述聲光調(diào)制器；保護電路，用于在無外界觸發(fā)信號或輸出脈沖重復頻率過高時，對激光器進行自動保護；輸出控制電路，用于設置所述光纖激光器的脈寬、重頻及輸出功率；溫度控制電路，用于自動控制電路的溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組，所述光路模組包括泵浦源，用于產(chǎn)生泵浦激光，包括若干泵浦激光器；諧振腔，用于將所述泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光，所述諧振腔內(nèi)具有高反鏡和聲光調(diào)制器，且所述諧振腔連接于所述泵浦源；光纖放大器，用于將所述脈沖激光進行功率放大后輸出。更好的，本發(fā)明采用的高反鏡的反射帶寬可達到100nm，反射率可達99％，并且能夠承受幾十千瓦的峰值功率和幾十瓦的平均功率。借此，本發(fā)明解決了在一定的脈沖峰值功率情況下輸出激光的光譜帶寬變窄的問題，可避免激光的非線性受激布里淵散射SBS，具有很高的可靠性能。
文檔編號H01S3/139GK102244360SQ20111013475
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者胡小波 申請人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司