基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于寬帶種子源的脈寬可調(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寬帶種子源(3)、第一光纖放大裝置(4)、聲光/電光開關(guān)(6)、1個(gè)以上的第二光纖放大裝置(7)和準(zhǔn)直光隔離器(8)；電路模組(2)包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)、聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路(10)、輸出控制電路(11)和保護(hù)電路(12)，聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路(10)與聲光/電光開關(guān)(6)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，并且還具有功率高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】 基于寬帶種子源的脈寬可調(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，特別是一種基于寬帶種子源的脈寬可調(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5所示)，傳統(tǒng)的光纖激光器有以下兩個(gè)缺點(diǎn):
[0003]缺點(diǎn)一，傳統(tǒng)光纖激光器的光譜帶寬窄，SBS閾值功率低，在一定的脈沖峰值功率的情況下，容易產(chǎn)生非線性SBS，經(jīng)放大后產(chǎn)生極高的峰值功率造成光纖燒斷，這是目前國(guó)內(nèi)外調(diào)Q脈沖光纖激光器難以實(shí)現(xiàn)高功率和可靠性差的根本原因。
[0004]缺點(diǎn)二，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(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，由于脈沖寬度與激光器諧振腔腔長(zhǎng)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(wú)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。
[0005]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(lái)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】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于寬帶種子源的脈寬可調(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，并且還具有功率高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組；
[0008]所述光路模組包括同軸依次連接的寬帶種子源、第一光纖放大裝置、聲光/電光開關(guān)、I個(gè)以上的第二光纖放大裝置和準(zhǔn)直光隔離器；
[0009]所述電路模組包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路、聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路、輸出控制電路和保護(hù)電路，聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路與聲光/電光開關(guān)電連接；
[0010]泵浦驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)寬帶種子源、第一光纖放大裝置和第二光纖放大裝置產(chǎn)生泵浦激光；聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)聲光/電光開關(guān)，使聲光/電光開關(guān)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)脈寬的不同實(shí)現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，實(shí)現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路用于通過(guò)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(cè)和保護(hù)。
[0011]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述寬帶種子源包括依次連接的泵浦源、(N+l)*l個(gè)第一合束器、第一在線光隔離器和寬帶濾波器。
[0012]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述泵浦源包括m個(gè)第一泵浦激光器，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)第一泵浦激光器，第一泵浦激光器與泵浦驅(qū)動(dòng)電路電連接。
[0013]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，第一光纖放大裝置包括第二在線光隔離器和第一光纖放大器，第一光纖放大器包括依次連接的m個(gè)第二泵浦激光器、(N+l)*l個(gè)第二合束器和第一增益光纖；所述第二合束器的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)第二泵浦激光器，第二泵浦激光器與泵浦驅(qū)動(dòng)電路電連接。
[0014]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第二光纖放大裝置包括第三在線光隔離器和第二光纖放大器，第二光纖放大器包括依次連接的m個(gè)第三泵浦激光器、(N+l)*l個(gè)第三合束器和第二增益光纖；所述第三合束器的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)第三泵浦激光器，第三泵浦激光器與泵浦驅(qū)動(dòng)電路電連接；第二增益光纖與準(zhǔn)直光隔離器連接。
[0015]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第一增益光纖和第二增益光纖為摻鐿雙包層光纖。
[0016]前述的這種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，第二增益光纖與準(zhǔn)直光隔離器的熔接點(diǎn)處設(shè)置有光電探測(cè)器。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)脈沖激光器難以實(shí)現(xiàn)高功率和可靠性差的問(wèn)題，摒棄了使用高低反光柵來(lái)產(chǎn)生種子光的傳統(tǒng)做法，充分利用了寬帶種子源的光譜帶寬的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，種子光的光譜帶寬可以達(dá)到使用高低反光柵來(lái)產(chǎn)生種子光帶寬的5-7倍(使用高低反光柵產(chǎn)生的種子光一般帶寬為2nm左右，本發(fā)明中的種子光3dB帶寬有10多nm,如圖2種子光經(jīng)過(guò)第一級(jí)放大后，3dB帶寬仍有1nm左右，如圖3，再經(jīng)過(guò)電光/聲光開關(guān)后，帶寬變窄，但3dB帶寬仍有6.5nm,如圖4，并且再放大，光譜帶寬基本不變，穩(wěn)定在7nm左右，遠(yuǎn)大于使用高低反光柵產(chǎn)生的種子光帶寬，因此，此發(fā)明極大的提高了激光器每一級(jí)發(fā)生SBS的閾值功率，使脈沖激光器可以輸出更高的功率。同時(shí)，有效提升了脈沖光纖激光器的穩(wěn)定性。
[0018]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(lái)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3ns到連續(xù)的可調(diào)。這樣不同脈寬的光脈沖在經(jīng)過(guò)后級(jí)相同的放大器時(shí)，雖然其平均功率是相同的，但是其脈沖峰值功率和脈沖能量是不同的。因此本發(fā)明可以通過(guò)一臺(tái)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(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是種子光3dB帶寬有10多nm的光譜圖；
[0021]圖3是種子光經(jīng)過(guò)第一級(jí)放大后，3dB帶寬仍有1nm左右的光譜圖；
[0022]圖4是經(jīng)過(guò)電光/聲光開關(guān)后，種子光帶寬變窄，但3dB帶寬仍有6.5nm的光譜圖；
[0023]圖5是傳統(tǒng)聲光調(diào)Q脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)圖。
[0024]附圖中的標(biāo)記為:1_光路模組，2-電路模組，3-寬帶種子源，4-第一光纖放大裝置,5-第二在線光隔離器,6-聲光/電光開關(guān),7-第二光纖放大裝置,8-準(zhǔn)直光隔離器，9-泵浦驅(qū)動(dòng)電路，10-聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路，11-輸出控制電路，12-保護(hù)電路，13-泵浦源，14-第一合束器,15-第一在線光隔離器,16-寬帶濾波器,17-第一泵浦激光器,18-第一光纖放大器，19-第二泵浦激光器,20-第二合束器,21-第一增益光纖,22-第三在線光隔離器,23-第二光纖放大器,24-第三泵浦激光器,25-第三合束器,26-第二增益光纖,27-光電探測(cè)器。

【具體實(shí)施方式】
[0025]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(shuō)明。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施例1:如圖1所示，一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0027]所述光路模組I包括同軸依次連接的寬帶種子源3、第一光纖放大裝置4、聲光開關(guān)6、第二光纖放大裝置7和準(zhǔn)直光隔離器8 ;所述第二光纖放大裝置7的數(shù)量為2個(gè)。
[0028]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路9、聲光驅(qū)動(dòng)電路10、輸出控制電路11和保護(hù)電路12，聲光驅(qū)動(dòng)電路10與聲光開關(guān)6電連接；
[0029]泵浦驅(qū)動(dòng)電路9用于驅(qū)動(dòng)寬帶種子源3、第一光纖放大裝置4和第二光纖放大裝置7產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動(dòng)電路10用于驅(qū)動(dòng)聲光開關(guān)6，使聲光開關(guān)6將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)脈寬的不同實(shí)現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，實(shí)現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路11用于通過(guò)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12用于光纖激光器的光路監(jiān)測(cè)和保護(hù)。
[0030]所述寬帶種子源3包括依次連接的泵浦源13、N+l*l個(gè)第一合束器14、第一在線光隔離器15和寬帶濾波器16。
[0031]所述泵浦源13包括m個(gè)第一泵浦激光器17，所述第一合束器14的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第一泵浦激光器17，第一泵浦激光器17與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接。
[0032]第一光纖放大裝置4包括第二在線光隔離器5和第一光纖放大器18，第一光纖放大器18包括依次連接的m個(gè)第二泵浦激光器19、N+l*l個(gè)第二合束器20和第一增益光纖21 ;所述第二合束器20的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第二泵浦激光器19，第二泵浦激光器19與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接。
[0033]所述第二光纖放大裝置7包括第三在線光隔離器22和第二光纖放大器23，第二光纖放大器23包括依次連接的m個(gè)第三泵浦激光器24、N+l*l個(gè)第三合束器25和第二增益光纖26 ;所述第三合束器25的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第三泵浦激光器24，第三泵浦激光器24與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接；第二增益光纖26與準(zhǔn)直光隔離器8連接。所述第一增益光纖21和第二增益光纖26為摻鐿雙包層光纖。第二增益光纖26與準(zhǔn)直光隔離器8的熔接點(diǎn)處設(shè)置有光電探測(cè)器27。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施例2:如圖1所示，一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0035]所述光路模組I包括同軸依次連接的寬帶種子源3、第一光纖放大裝置4、電光開關(guān)6、I個(gè)以上的第二光纖放大裝置7和準(zhǔn)直光隔離器8 ；
[0036]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路9、電光驅(qū)動(dòng)電路10、輸出控制電路11和保護(hù)電路12，電光驅(qū)動(dòng)電路10與電光開關(guān)6電連接；
[0037]泵浦驅(qū)動(dòng)電路9用于驅(qū)動(dòng)寬帶種子源3、第一光纖放大裝置4和第二光纖放大裝置7產(chǎn)生泵浦激光；電光驅(qū)動(dòng)電路10用于驅(qū)動(dòng)電光開關(guān)6，使電光開關(guān)6將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)脈寬的不同實(shí)現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，實(shí)現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路11用于通過(guò)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12用于光纖激光器的光路監(jiān)測(cè)和保護(hù)。
[0038]所述寬帶種子源3包括依次連接的泵浦源13、N+l*l個(gè)第一合束器14、第一在線光隔離器15和寬帶濾波器16。
[0039]所述泵浦源13包括m個(gè)第一泵浦激光器17，所述第一合束器14的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第一泵浦激光器17，第一泵浦激光器17與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接。
[0040]第一光纖放大裝置4包括第二在線光隔離器5和第一光纖放大器18，第一光纖放大器18包括依次連接的m個(gè)第二泵浦激光器19、N+l*l個(gè)第二合束器20和第一增益光纖21 ;所述第二合束器20的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第二泵浦激光器19，第二泵浦激光器19與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接。
[0041]所述第二光纖放大裝置7包括第三在線光隔離器22和第二光纖放大器23，第二光纖放大器23包括依次連接的m個(gè)第三泵浦激光器24、N+l*l個(gè)第三合束器25和第二增益光纖26 ;所述第三合束器25的m個(gè)泵浦端m小于等于N連接于所述的m個(gè)第三泵浦激光器24，第三泵浦激光器24與泵浦驅(qū)動(dòng)電路9電連接；第二增益光纖26與準(zhǔn)直光隔離器8連接。所述第一增益光纖21和第二增益光纖26為摻鐿雙包層光纖。第二增益光纖26與準(zhǔn)直光隔離器8的熔接點(diǎn)處設(shè)置有光電探測(cè)器27。
【權(quán)利要求】
1.一種基于寬帶種子源的脈寬可調(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寬帶種子源(3)、第一光纖放大裝置(4)、聲光/電光開關(guān)出)、1個(gè)以上的第二光纖放大裝置(7)和準(zhǔn)直光隔離器(8)； 所述電路模組⑵包括泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)、聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路(10)、輸出控制電路(11)和保護(hù)電路(12)，聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路(10)與聲光/電光開關(guān)(6)電連接； 泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)用于驅(qū)動(dòng)寬帶種子源(3)、第一光纖放大裝置(4)和第二光纖放大裝置(7)產(chǎn)生泵浦激光；聲光/電光驅(qū)動(dòng)電路(10)用于驅(qū)動(dòng)聲光/電光開關(guān)(6)，使聲光/電光開關(guān)(6)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號(hào)脈寬的不同實(shí)現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，實(shí)現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路(11)用于通過(guò)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(12)用于光纖激光器的光路監(jiān)測(cè)和保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述寬帶種子源(3)包括依次連接的泵浦源(13)、(N+l)*l個(gè)第一合束器(14)、第一在線光隔離器(15)和寬帶濾波器(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述泵浦源(13)包括m個(gè)第一泵浦激光器(17)，所述第一合束器(14)的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)第一泵浦激光器(17)，第一泵浦激光器(17)與泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:第一光纖放大裝置(4)包括第二在線光隔離器(5)和第一光纖放大器(18),第一光纖放大器(18)包括依次連接的m個(gè)第二泵浦激光器(19)、(N+l)*l個(gè)第二合束器(20)和第一增益光纖(21);所述第二合束器(20)的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)第二泵浦激光器(19)，第二泵浦激光器(19)與泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述第二光纖放大裝置(7)包括第三在線光隔離器(22)和第二光纖放大器(23)，第二光纖放大器(23)包括依次連接的m個(gè)第三泵浦激光器(24)、(N+l)*l個(gè)第三合束器(25)和第二增益光纖(26);所述第三合束器(25)的m個(gè)泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個(gè)第三泵浦激光器(24)，第三泵浦激光器(24)與泵浦驅(qū)動(dòng)電路(9)電連接；第二增益光纖(26)與準(zhǔn)直光隔離器(8)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述第一增益光纖(21)和第二增益光纖(26)為摻鐿雙包層光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于寬帶種子源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:第二增益光纖(26)與準(zhǔn)直光隔離器(8)的熔接點(diǎn)處設(shè)置有光電探測(cè)器(27)。
【文檔編號(hào)】H01S3/106GK104332810SQ201410423042
【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