基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組(1)和電路模組(2)；光路模組(1)包括同軸依次連接的泵浦源(3)、諧振腔(4)、聲光開關(guān)(5)、第一光纖放大器(7)、隔離器(8)和第二光纖放大器(9)，聲光開關(guān)(5)通過電信號(hào)驅(qū)動(dòng)；電路模組(2)包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路(11)、聲光驅(qū)動(dòng)電路(12)、輸出控制電路(13)和保護(hù)電路(14)，其中泵浦驅(qū)動(dòng)電路(11)與泵浦源(3)電連接，聲光驅(qū)動(dòng)電路(12)與聲光開關(guān)(5)電連接；本發(fā)明具有脈寬可靈活調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用更加靈活、加工效率更高。
【專利說明】 基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖激光器，特別是一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，屬于激光設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的脈沖光纖激光器，特點(diǎn)是諧振腔內(nèi)加入了開關(guān)調(diào)制器件，所以其輸出的激光以高能量脈沖的方式輸出(如圖3所示)，傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器在諧振腔內(nèi)插入調(diào)Q開關(guān)來實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，由于脈沖寬度與激光器諧振腔腔長成正比，因此，傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器只能實(shí)現(xiàn)固定脈寬的脈沖輸出，無法實(shí)現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，對(duì)于一臺(tái)平均功率確定的脈沖光纖激光器，在重復(fù)頻率一定的情況下，由于脈寬不可調(diào)節(jié)，其每個(gè)脈沖的峰值功率是固定的，限制了脈沖光纖激光器的應(yīng)用靈活性。
[0003]在材料加工中，影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)能力的一些關(guān)鍵參數(shù)包括:峰值脈沖功率、脈沖能(mj)、脈沖頻率、平均功率、脈沖持續(xù)時(shí)間即脈寬和光束質(zhì)量(M2)。例如:在加工敏感材料時(shí)，需要仔細(xì)控制熱輸入，通常最好采用較短的脈沖和較高的重復(fù)率，這就要求激光器的激光脈寬窄、峰值功率高。而在深度雕刻時(shí)，最好的雕刻質(zhì)量卻不是在峰值功率最高時(shí)取得，這就又要求激光器激光脈寬略寬、峰值功率略低。如果用戶使用傳統(tǒng)的脈沖光纖激光器來加工不同特性的材料，為了達(dá)到較佳效果，就要配備不同的激光器，大大增加了成本，如果共用加工平臺(tái)，需要更換激光器，更是影響了加工效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，它具有脈寬可靈活調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用更加靈活、加工效率更高。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組；
[0006]所述光路模組包括同軸依次連接的泵浦源、諧振腔、聲光開關(guān)、第一光纖放大器、隔離器和第二光纖放大器，聲光開關(guān)通過電信號(hào)驅(qū)動(dòng)；
[0007]泵浦源用于產(chǎn)生泵浦激光；諧振腔用于將所述的泵浦激光轉(zhuǎn)換成連續(xù)激光；聲光開關(guān)用于將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，把連續(xù)激光調(diào)制成不同脈寬的脈沖激光；第一光纖放大器和第二光纖放大器用于將脈沖激光進(jìn)行功率放大；
[0008]所述電路模組包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路、聲光驅(qū)動(dòng)電路、輸出控制電路和保護(hù)電路，其中泵浦驅(qū)動(dòng)電路與泵浦源電連接，聲光驅(qū)動(dòng)電路與聲光開關(guān)電連接；
[0009]泵浦驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)泵浦源，產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)聲光開關(guān)，使聲光開關(guān)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，實(shí)現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出；輸出控制電路用于通過人機(jī)界面設(shè)置輸出激光的脈寬、重頻和功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出的控制；保護(hù)電路用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護(hù)。
[0010]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述泵浦源包括m個(gè)泵浦激光器，m為自然數(shù)。m為1、2、3、4、5......
[0011]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述諧振腔內(nèi)設(shè)有依次連接的高反射鏡、(N+l)*l個(gè)第一合束器、第一增益光纖和低反射率光纖光柵，所述第一合束器的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)泵浦激光器；低反射率光纖光柵與聲光開關(guān)的輸入端連接。
[0012]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述諧振腔內(nèi)設(shè)有依次連接的寬帶高反射率光纖光柵、(N+l)*l個(gè)第一合束器、第一增益光纖和低反射率光纖光柵，所述第一合束器的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)泵浦激光器；低反射率光纖光柵與聲光開關(guān)的輸入端連接。
[0013]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第一光纖放大器和第二光纖放大器的結(jié)構(gòu)相同，均包括(N+l)*l個(gè)第二合束器、第二增益光纖和m個(gè)第二泵浦激光器；所述第一光纖放大器內(nèi)的第二合束器與聲光開關(guān)的輸出端連接，第一光纖放大器內(nèi)的第二增益光纖與隔離器的輸入端連接；第二光纖放大器內(nèi)的第二合束器與隔離器的輸出端連接。
[0014]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述增益光纖為摻鐿雙包層光纖。
[0015]前述的這種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第一光纖放大器內(nèi)的第二合束器與聲光開關(guān)的光纖熔接點(diǎn)處設(shè)置有第一光電探測器；第二光纖放大器的尾部設(shè)置有第二光電探測器。第一光電探測器和第二光電探測器用于探測光信號(hào)，在探測不到光信號(hào)的時(shí)候保證整個(gè)裝置的運(yùn)行安全。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器在諧振腔內(nèi)插入聲光調(diào)制器件實(shí)現(xiàn)脈沖輸出的做法，利用光纖耦合聲光開關(guān)的斬波作用來實(shí)現(xiàn)光纖激光器的脈沖輸出，這種新的脈沖輸出方式可以根據(jù)不同模式下聲光開關(guān)電信號(hào)脈寬的不同實(shí)現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出，從而實(shí)現(xiàn)脈沖激光脈寬的可調(diào)，實(shí)驗(yàn)表明此方案可以實(shí)現(xiàn)光脈沖從4ns到us量級(jí)的可調(diào)。這樣不同脈寬的光脈沖在經(jīng)過后級(jí)相同的放大器時(shí)，其脈沖峰值功率和脈沖能量是不同的。
[0017]本發(fā)明可以通過一臺(tái)光纖激光器設(shè)定不同的輸出模式，靈活實(shí)現(xiàn)光脈沖脈寬和峰值功率的可調(diào)，大大提高了脈沖光纖激光器的應(yīng)用靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是傳統(tǒng)聲光調(diào)Q脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)圖。
[0021]附圖中的標(biāo)記為:1_光路模組，2-電路模組，3-泵浦源，4-諧振腔，5-聲光開關(guān)，6-第一光電探測器，7-第一光纖放大器,8-隔離器,9-第二光纖放大器,10-第二光電探測器，11-泵浦驅(qū)動(dòng)電路，12-聲光驅(qū)動(dòng)電路，13-輸出控制電路，14-保護(hù)電路，15-高反射鏡，16-第一合束器,17-第一增益光纖，18-低反射率光纖光柵，19-泵浦激光器，20-寬帶高反射率光纖光柵，21-第二合束器,22-第二增益光纖,23-第二泵浦激光器。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例1:如圖1所不，一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0024]所述光路模組I包括同軸依次連接的泵浦源3、諧振腔4、聲光開關(guān)5、第一光纖放大器7、隔離器8和第二光纖放大器9,聲光開關(guān)5通過電信號(hào)驅(qū)動(dòng)；
[0025]泵浦源3用于產(chǎn)生泵浦激光；諧振腔4用于將所述的泵浦激光轉(zhuǎn)換成連續(xù)激光；聲光開關(guān)5用于將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，把連續(xù)激光調(diào)制成不同脈寬的脈沖激光；第一光纖放大器7和第二光纖放大器9用于將脈沖激光進(jìn)行功率放大；
[0026]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路11、聲光驅(qū)動(dòng)電路12、輸出控制電路13和保護(hù)電路14，其中泵浦驅(qū)動(dòng)電路11與泵浦源3電連接，聲光驅(qū)動(dòng)電路12與聲光開關(guān)5電連接；
[0027]泵浦驅(qū)動(dòng)電路11用于驅(qū)動(dòng)泵浦源3，產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動(dòng)電路12用于驅(qū)動(dòng)聲光開關(guān)5，使聲光開關(guān)5將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，實(shí)現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出；輸出控制電路13用于通過人機(jī)界面設(shè)置輸出激光的脈寬、重頻和功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出的控制；保護(hù)電路14用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護(hù)。
[0028]所述泵浦源3包括m個(gè)泵浦激光器19，m為自然數(shù)。
[0029]所述諧振腔4內(nèi)設(shè)有依次連接的高反射鏡15、(N+l)*l個(gè)第一合束器16、第一增益光纖17和低反射率光纖光柵18，所述第一合束器16的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)泵浦激光器19 ;低反射率光纖光柵18與聲光開關(guān)5的輸入端連接。
[0030]所述第一光纖放大器7和第二光纖放大器9的結(jié)構(gòu)相同，均包括(N+l)*l個(gè)第二合束器21、第二增益光纖22和m個(gè)第二泵浦激光器23 ;所述第一光纖放大器7內(nèi)的第二合束器21與聲光開關(guān)5的輸出端連接,第一光纖放大器7內(nèi)的第二增益光纖22與隔離器8的輸入端連接；第二光纖放大器9內(nèi)的第二合束器21與隔離器8的輸出端連接。所述增益光纖17為摻鐿雙包層光纖。
[0031]所述第一光纖放大器7內(nèi)的第二合束器21與聲光開關(guān)5的光纖熔接點(diǎn)處設(shè)置有第一光電探測器6 ;第二光纖放大器9的尾部設(shè)置有第二光電探測器10。
[0032]本發(fā)明的實(shí)施例2:如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例1:如圖1所示，一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0033]所述光路模組I包括同軸依次連接的泵浦源3、諧振腔4、聲光開關(guān)5、第一光纖放大器7、隔離器8和第二光纖放大器9,聲光開關(guān)5通過電信號(hào)驅(qū)動(dòng)；
[0034]泵浦源3用于產(chǎn)生泵浦激光；諧振腔4用于將所述的泵浦激光轉(zhuǎn)換成連續(xù)激光；聲光開關(guān)5用于將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，把連續(xù)激光調(diào)制成不同脈寬的脈沖激光；第一光纖放大器7和第二光纖放大器9用于將脈沖激光進(jìn)行功率放大；
[0035]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路11、聲光驅(qū)動(dòng)電路12、輸出控制電路13和保護(hù)電路14，其中泵浦驅(qū)動(dòng)電路11與泵浦源3電連接，聲光驅(qū)動(dòng)電路12與聲光開關(guān)5電連接；
[0036]泵浦驅(qū)動(dòng)電路11用于驅(qū)動(dòng)泵浦源3，產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動(dòng)電路12用于驅(qū)動(dòng)聲光開關(guān)5，使聲光開關(guān)5將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，實(shí)現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出；輸出控制電路13用于通過人機(jī)界面設(shè)置輸出激光的脈寬、重頻和功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出的控制；保護(hù)電路14用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護(hù)。
[0037]所述泵浦源3包括m個(gè)泵浦激光器19，m為自然數(shù)。
[0038]所述諧振腔4內(nèi)設(shè)有依次連接的寬帶高反射率光纖光柵20、(N+1) *1個(gè)第一合束器16、第一增益光纖17和低反射率光纖光柵18，所述第一合束器16的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)泵浦激光器19 ;低反射率光纖光柵18與聲光開關(guān)5的輸入端連接。
[0039]所述第一光纖放大器7和第二光纖放大器9的結(jié)構(gòu)相同，均包括(N+l)*l個(gè)第二合束器21、第二增益光纖22和m個(gè)第二泵浦激光器23 ;所述第一光纖放大器7內(nèi)的第二合束器21與聲光開關(guān)5的輸出端連接,第一光纖放大器7內(nèi)的第二增益光纖22與隔離器8的輸入端連接；第二光纖放大器9內(nèi)的第二合束器21與隔離器8的輸出端連接。增益光纖17為摻鐿雙包層光纖。
[0040]所述第一光纖放大器7內(nèi)的第二合束器21與聲光開關(guān)5的光纖熔接點(diǎn)處設(shè)置有第一光電探測器6 ;第二光纖放大器9的尾部設(shè)置有第二光電探測器10。
【權(quán)利要求】
1.一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:包括光路模組(I)和電路模組⑵； 所述光路模組(I)包括同軸依次連接的泵浦源(3)、諧振腔(4)、聲光開關(guān)(5)、第一光纖放大器(7)、隔離器(8)和第二光纖放大器(9)，聲光開關(guān)(5)通過電信號(hào)驅(qū)動(dòng)； 泵浦源(3)用于產(chǎn)生泵浦激光；諧振腔(4)用于將所述的泵浦激光轉(zhuǎn)換成連續(xù)激光；聲光開關(guān)(5)用于將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，把連續(xù)激光調(diào)制成不同脈寬的脈沖激光；第一光纖放大器(7)和第二光纖放大器(9)用于將脈沖激光進(jìn)行功率放大； 所述電路模組⑵包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路(11)、聲光驅(qū)動(dòng)電路(12)、輸出控制電路(13)和保護(hù)電路(14)，其中泵浦驅(qū)動(dòng)電路(11)與泵浦源(3)電連接，聲光驅(qū)動(dòng)電路(12)與聲光開關(guān)(5)電連接； 泵浦驅(qū)動(dòng)電路(11)用于驅(qū)動(dòng)泵浦源(3)，產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動(dòng)電路(12)用于驅(qū)動(dòng)聲光開關(guān)(5)，使聲光開關(guān)(5)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)的脈寬不同，實(shí)現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出；輸出控制電路(13)用于通過人機(jī)界面設(shè)置輸出激光的脈寬、重頻和功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器輸出的控制；保護(hù)電路(14)用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述泵浦源(3)包括m個(gè)泵浦激光器(19)，m為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器,其特征在于:所述諧振腔(4)內(nèi)設(shè)有依次連接的高反射鏡(15)、(N+l)*l個(gè)第一合束器(16)、第一增益光纖(17)和低反射率光纖光柵(18)，所述第一合束器(16)的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)泵浦激光器(19);低反射率光纖光柵(18)與聲光開關(guān)(5)的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器,其特征在于:所述諧振腔(4)內(nèi)設(shè)有依次連接的寬帶高反射率光纖光柵(20)、(N+l)*l個(gè)第一合束器(16)、第一增益光纖(17)和低反射率光纖光柵(18)，所述第一合束器(16)的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)泵浦激光器(19);低反射率光纖光柵(18)與聲光開關(guān)(5)的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器,其特征在于:所述第一光纖放大器(7)和第二光纖放大器(9)的結(jié)構(gòu)相同，均包括(N+l)*l個(gè)第二合束器(21)、第二增益光纖(22)和m個(gè)第二泵浦激光器(23);所述第一光纖放大器(7)內(nèi)的第二合束器(21)與聲光開關(guān)(5)的輸出端連接，第一光纖放大器(7)內(nèi)的第二增益光纖(22)與隔離器(8)的輸入端連接；第二光纖放大器(9)內(nèi)的第二合束器(21)與隔離器(8)的輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器,其特征在于:所述增益光纖(17)為摻鐿雙包層光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于聲光開關(guān)的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器,其特征在于:所述第一光纖放大器(7)內(nèi)的第二合束器(21)與聲光開關(guān)(5)的光纖熔接點(diǎn)處設(shè)置有第一光電探測器出)；第二光纖放大器(9)的尾部設(shè)置有第二光電探測器(10)。
【文檔編號(hào)】H01S3/106GK104332809SQ201410422596
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】胡小波, 李剛 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司, 鞍山創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司