[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于同帶泵浦技術(shù)的單纖萬(wàn)瓦級(jí)全光纖激光器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310472100.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103560382B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史偉;房強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東海富光子科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/067
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/067
• 代理公司: 威海科星專(zhuān)利事務(wù)所37202
• 代理人: 于濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是一種基于同帶泵浦技術(shù)的單纖萬(wàn)瓦級(jí)全光纖激光器系統(tǒng)，屬于光纖及激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過(guò)摻雜不同的稀土元素，如餌（Er），鎰（Yb），銩（Tm），鈥（Ho），釹（Nd）等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無(wú)需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長(zhǎng)和無(wú)需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。

近年來(lái)，光纖激光器輸出功率得到不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也得到不斷拓展，高性能、大功率光纖激光器已逐漸裝備于精密加工設(shè)備、高端制造設(shè)備上，成為先進(jìn)制造設(shè)備的心臟，成為保證國(guó)防、尖端工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)裝備，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家先進(jìn)制造技術(shù)的綜合水平。目前，美國(guó)IPG公司代表著大功率光纖激光器研制及產(chǎn)業(yè)化的最高水平，早在2009年，IPG就成功研制出了1萬(wàn)瓦單模光纖激光器，并廣泛應(yīng)用于全世界先進(jìn)制造、先進(jìn)加工領(lǐng)域。2012年又成功研制出了功率高達(dá)10萬(wàn)瓦的多模光纖激光器系統(tǒng)。目前，IPG公司占據(jù)了全球大功率光纖激光器市場(chǎng)70%的份額。國(guó)內(nèi)光纖激光器公司只是在低功率脈沖光纖激光器市場(chǎng)上占有一定份額，在高性能、大功率光纖激光器研制及產(chǎn)業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)，國(guó)內(nèi)千瓦級(jí)、萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光器的市場(chǎng)幾乎被IPG公司壟斷。因此，研制一種高性能、大功率光纖激光器，打破國(guó)外技術(shù)壟斷具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高光束質(zhì)量，單纖萬(wàn)瓦級(jí)全光纖激光器系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。

一種基于同帶泵浦技術(shù)的單纖萬(wàn)瓦級(jí)全光纖激光器系統(tǒng)，其特征在于包含主振蕩器1、半導(dǎo)體激光泵浦下的光纖放大器2、同帶泵浦光纖放大器3、泵浦濾除器4、輸出光纜5，其中主振蕩器1、半導(dǎo)體激光泵浦下的光纖放大器2、同帶泵浦光纖放大器3和泵浦濾除器4依次相連并由輸出光纜5光纖激光。

所述的主振蕩器是一種連續(xù)型摻鐿雙包層光纖激光器，它包括泵浦半導(dǎo)體激光器11，尾纖與第一7×1泵浦合束器12的輸入光纖連接，六個(gè)泵浦合束器12的輸出光纖分別與第一（6+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器13的泵浦輸入光纖相連，第一（6+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器13的輸出光纖與高反射率光纖布拉格光柵14連接，光柵另一端與雙包層摻鐿光纖15連接，摻鐿光纖另一端與低反射率光纖布拉格光柵16相連，光柵另一端與用于反向泵浦的第二（6+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器17信號(hào)光纖相連，泵浦光纖與另外六個(gè)泵浦合束器12的輸出光纖相連，第二（6+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器17的信號(hào)光纖另一端作為主振蕩器輸出光纖。

所述的半導(dǎo)體激光泵浦下的光纖放大器2包括：泵浦半導(dǎo)體激光器21，尾纖與第二7×1泵浦合束器22的泵浦輸入端連接，泵浦合束器輸出端與（2+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器23的泵浦輸入端連接，（2+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器23信號(hào)輸入端與主振蕩器輸出光纖連接，信號(hào)輸出端與雙包層摻鐿光纖24連接，摻鐿光纖另一端作為光纖放大器輸出端輸出約3000瓦光纖激光。

所述的同帶泵浦光纖放大器包括用作泵浦的350瓦1018nm光纖激光器31，1018nm光纖激光器輸出光纖與第一同帶泵浦信號(hào)合束器32泵浦輸入端相連，第一同帶泵浦信號(hào)合束器的信號(hào)輸入端與半導(dǎo)體激光泵浦下的光纖放大器2的輸出端相連，信號(hào)輸出端與第一摻鐿多包層光纖33，相連，第一摻鐿多包層光纖另一端與第二同帶泵浦信號(hào)合束器34信號(hào)輸入端相連，信號(hào)輸出端與第二摻鐿多包層光纖35連接。

所述的主振蕩器1中，使用的泵浦激光11是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米，輸出尾纖為105/125um（纖芯/內(nèi)包層）多模光纖；使用的雙包層摻鐿光纖為大模場(chǎng)摻鐿光纖，纖芯/內(nèi)包層尺寸為20/400um，內(nèi)包層為八角形；使用的高反光纖光柵14，反射率大于99%。

使用的低反光纖光柵16，反射率為10%；使用的第一7×1泵浦合束器12，泵浦輸入光纖為105/125um（纖芯/內(nèi)包層）多模光纖，單臂可承受100W，輸出光纖為200/220um（纖芯/內(nèi)包層）多模光纖；使用的第一（6+1）×1光纖泵浦信號(hào)合束器13，泵浦光纖為200/220um（纖芯/內(nèi)包層）多模光纖，單臂可承受200W。