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：
本實(shí)用新型涉及激光技術(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(guó)際上有脈沖光纖激光器，采用的技術(shù)方案是用零點(diǎn)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(diǎn)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(jí)的光脈沖做為種子源，然后經(jīng)過一級(jí)或二級(jí)雙包層光纖放大器放大后得到零點(diǎn)幾毫焦到幾毫焦量級(jí)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(shí)，F(xiàn)BG的中心波長(zhǎng)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(jí)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(guó)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(jì)，國(guó)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(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述的缺陷，本實(shí)用新型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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組，所述光路模組包括用于產(chǎn)生泵浦激光的泵浦源，包括若干泵浦激光器；用于將所述泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光的諧振腔，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；用于將所述脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出的光纖放大器。根據(jù)本實(shí)用新型的聲光調(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)本實(shí)用新型的聲光調(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)本實(shí)用新型的聲光調(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(cè)器，另一端連接所述光纖放大器。根據(jù)本實(shí)用新型的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述光纖放大器包括第一級(jí)
3光纖放大器和第二級(jí)光纖放大器。根據(jù)本實(shí)用新型的聲光調(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)本實(shí)用新型的聲光調(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)本實(shí)用新型的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述第一級(jí)光纖放大器和第二級(jí)光纖放大器之間連接有一隔離器。根據(jù)本實(shí)用新型的聲光調(diào)Q高功率脈沖光纖激光器，所述電路模組包括用于驅(qū)動(dòng)所述光纖放大器的泵浦驅(qū)動(dòng)電路；用于驅(qū)動(dòng)所述泵浦激光器的激光驅(qū)動(dòng)器；用于驅(qū)動(dòng)所述聲光調(diào)制器的聲光驅(qū)動(dòng)電路；用于在無外界觸發(fā)信號(hào)或輸出脈沖重復(fù)頻率過高時(shí)，對(duì)所述激光器進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的保護(hù)電路；用于設(shè)置所述光纖激光器的脈寬、重頻及輸出功率的輸出控制電路；用于自動(dòng)控制電路溫度的溫度控制電路。本實(shí)用新型通過泵浦源產(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是本實(shí)用新型一實(shí)施例的光路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的光路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路模組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例的光纖放大器的外觀結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。參見圖1和圖3，本實(shí)用新型提供了一種聲光調(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(hào)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(dòng)。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(shè)定每個(gè)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M，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M連接于聲光調(diào)制器23。優(yōu)選的是，本實(shí)用新型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(dá)到lOOnm，其反射率也可達(dá)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(jìn)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。在本實(shí)用新型一具體實(shí)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(cè)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(hào)，一路激光信號(hào)傳輸至所述光電探測(cè)器50，另一路激光信號(hào)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(hào)進(jìn)行合束，并將合束后的激光信號(hào)傳送至摻鐿雙包層光纖放大器61進(jìn)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(jí)或多級(jí)放大光路，如圖2所示的實(shí)施例中， 光纖放大器60包括第一級(jí)光纖放大器70和第二級(jí)光纖放大器80，同時(shí)為保證激光信息的單向傳輸，第一級(jí)光纖放大器70和第二級(jí)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(jí)放大后得到需要的大功率激光信號(hào)。本實(shí)用新型的采用的高反鏡21結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的時(shí)候不需要任何的手動(dòng)調(diào)節(jié)，直接熔接進(jìn)光纖即可，其對(duì)溫度或外界環(huán)境變化造成的影響不敏感，低反鏡M的光纖光柵 FBG受外界影響而造成的波長(zhǎng)漂移不會(huì)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(jìn)而有效保護(hù)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，本實(shí)用新型光纖激光器的電路模組200包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路201，用于驅(qū)動(dòng)光纖放大器60，且泵浦驅(qū)動(dòng)電路201和光纖放大器60 均為大功率器件。激光驅(qū)動(dòng)器202，用于驅(qū)動(dòng)所述泵浦源10的泵浦激光器產(chǎn)生泵浦激光。聲光驅(qū)動(dòng)電路203，用于驅(qū)動(dòng)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M輸出需要的脈沖激光。保護(hù)電路204，用于在無外界觸發(fā)信號(hào)或輸出脈沖重復(fù)頻率過高時(shí)，對(duì)光纖激光器進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)。溫度控制電路205，該電路為ATC溫控電路，用于自動(dòng)控制電路的溫度，提高光纖激光器波長(zhǎng)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是本實(shí)用新型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(hào)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(duì)輸出激光參數(shù)的設(shè)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)。
5[0045]本實(shí)用新型的脈沖光纖激光器可以達(dá)到如下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作波長(zhǎng)1064nm波段；脈沖能量ImJ ；脈沖寬度20ns-200ns可調(diào)；脈沖重復(fù)頻率 20KHz-500KHz ；輸出平均功率10-50W級(jí)。其可以廣泛應(yīng)用于高精度激光成像雷達(dá)、高精度光纖溫度傳感系統(tǒng)、高精度光纖微振動(dòng)傳感系統(tǒng)、高精度激光加工、激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)、 激光通訊系統(tǒng)、激光醫(yī)療、光電對(duì)抗以及科學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域。下面結(jié)合圖示，具體說明本實(shí)用新型的一個(gè)應(yīng)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(dòng)器202驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生泵浦激光，經(jīng)泵浦保護(hù)器后，泵浦激光進(jìn)入諧振腔20的(1+N) X 1合束器22進(jìn)行合束產(chǎn)生 20ns 200ns的脈沖激光，此時(shí)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(jìn)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(cè)器50，一路進(jìn)入第一級(jí)光纖放大器70。第一級(jí)光纖放大器70的合束器22將泵浦激光與該路脈沖信號(hào)合束后將合束激光信號(hào)傳送到雙包層光纖放大器61進(jìn)行放大，可得到千瓦級(jí)峰值功率的脈沖光纖激光輸出，放大后的激光信號(hào)再經(jīng)第二級(jí)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。本實(shí)用新型采用自行研發(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(huì)引起種子激光的非線性SBS，也不會(huì)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(shí)，由于高反鏡21的反射帶寬可達(dá)lOOnm，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，反射率也可達(dá)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(duì)整個(gè)激光器進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，借此提高激光的可靠性，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，本實(shí)用新型的平均功率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，本實(shí)用新型通過泵浦源產(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(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)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，所述光路模組包括用于產(chǎn)生泵浦激光的泵浦源，包括若干泵浦激光器；用于將所述泵浦激光轉(zhuǎn)換為脈沖激光的諧振腔，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；用于將所述脈沖激光進(jìn)行功率放大后輸出的光纖放大器。
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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2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(cè)器，另一端連接所述光纖放大器。
4.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(jí)光纖放大器和第二級(jí)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，所述高反鏡的反射帶寬為lOOnm，反射率為99%。
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，所述第一級(jí)光纖放大器和第二級(jí)光纖放大器之間連接有一隔離器。
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，所述電路模組包括用于驅(qū)動(dòng)所述光纖放大器的泵浦驅(qū)動(dòng)電路；用于驅(qū)動(dòng)所述泵浦激光器的激光驅(qū)動(dòng)器；用于驅(qū)動(dòng)所述聲光調(diào)制器的聲光驅(qū)動(dòng)電路；用于在無外界觸發(fā)信號(hào)或輸出脈沖重復(fù)頻率過高時(shí)，對(duì)所述激光器進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的保護(hù)電路；用于設(shè)置所述光纖激光器的脈寬、重頻及輸出功率的輸出控制電路；用于自動(dòng)控制電路溫度的溫度控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聲光調(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(jìn)行功率放大后輸出。更好的，本實(shí)用新型采用的高反鏡的反射帶寬可達(dá)到100nm，反射率可達(dá)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，本實(shí)用新型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(hào)H01S3/094GK202221867SQ20112016725
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司