[發明專利]并行注入光纖功率放大系統

有效

• 申請號: 201110247103.4
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102891424A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 鞏馬理;閆平;郝金坪;肖起榕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/091
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及光纖功率放大技術領域，尤其涉及一種采用多束激光并行注入的光纖功率放大系統。

背景技術

在光纖激光領域，激光器的高輸出功率已成為目前光纖激光系統發展的主要方向之一。目前實現高功率激光輸出的主要方法是采用主振蕩功率放大系統(MOPA，Main?Oscillation?Power?Amplifier)，即在單個種子注入的情況下，依次通過多級放大系統，將低功率的信號光放大至所需的高功率激光。但是，在經過多級放大的系統中，串行的系統結構使得整個系統較不穩定，任何一個放大級出現了問題，都會影響整個系統的輸出甚至導致損傷。為了達到較高功率的系統輸出，一般需要較多放大級對信號光依次放大，由此引發的諸如熔點保護、散熱等問題大大增加了系統搭建的難度。同時，MOPA結構的多級放大需要較大的光纖長度，由此帶來的非線性效應又反過來限制了功率的擴展；在這種情況下，為了避免非線性效應，就需要增大泵浦能量，通過提高光束密度來減小主光纖長度，這又在很大程度上增加了泵浦注入的難度。另外，主振蕩功率放大系統因其多級聯的特性，在保證高功率的情況下難以獲得高光束質量的激光輸出，致使其在很多領域的應用受到了限制。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種多束激光并行注入的光纖功率放大系統(PIPA，Parallel?Injection?Power?Amplifier)，以解決現有技術中光纖功率放大系統串行級數多、系統不穩定等問題。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種并行注入光纖功率放大系統，包括激光器和光纖功率放大器，所述放大系統包含有若干個并行的激光器，作為所述光纖功率放大器的若干個種子；所述放大系統還包括合束裝置，所述合束裝置設有若干個輸入端和一個輸出端，所述若干激光器的輸出端分別與所述合束裝置的若干輸入端連接，以對所述若干個激光器的輸出進行合束；所述合束裝置的輸出端與所述光纖功率放大器的輸入端連接。

優選地，所述光纖功率放大器包括具有N個泵浦輸入端和一個信號輸入端的(N+1)×合束器、N個泵浦裝置、以及增益光纖；所述(N+1)×合束器的N個泵浦輸入端分別與所述N個泵浦裝置的輸出端連接，所述(N+1)×合束器的信號輸入端與所述合束裝置的輸出端連接，所述(N+1)×合束器的輸出端與所述增益光纖連接；所述光纖功率放大器的輸出端熔接有端帽，作為整個光纖功率放大系統的輸出端。

優選地，所述合束裝置為單模/低階模-多模合束器、多模-多模合束器、或透鏡耦合裝置；所述單模/低階模-多模合束器的輸入端為若干單模/低階模光纖，輸出端為一根多模光纖；所述多模-多模合束器的輸入端為若干多模光纖，輸出端為一根多模光纖。

優選地，所述激光器為光纖激光器或固體激光器，所述光纖激光器包括全光纖結構光纖激光器和分立式結構光纖激光器。

優選地，所述激光器為全光纖結構光纖激光器，所述激光器的輸出端通過光纖連接至所述合束裝置的輸入端。

所述激光器為分立式結構光纖激光器或固體激光器，所述激光器的輸出端通過分立式耦合光學元件耦合至所述合束裝置的輸入端。

所述激光器為激光振蕩器或所述激光振蕩器與激光放大器的結合。

優選地，所述增益光纖為摻有稀土離子的光纖，可以是單包層光纖、雙包層光纖、多包層光纖、多芯光纖、共摻光纖、保偏光纖或光子晶體光纖；所述稀土離子在所述光纖中的摻雜方式，為平頂摻雜、平頂部分摻雜、漸變式摻雜、漸變式部分摻雜、多區域摻雜中的任何一種。所述增益光纖可以為錐形光纖，也可以為普通光纖或其他結構光纖。

在本發明中，所述若干個并行的激光器可以完全相同，也可以在激光器類型(激光振蕩器或激光振蕩器與激光放大器的結合，光纖激光器或固體激光器，連續激光器或脈沖激光器)、激光器結構(全光纖結構或分立式結構)、輸出激光波長、輸出激光模式、輸出激光功率等方面具有一個或多個不同的參數。

(三)有益效果