[實用新型]一種大功率激光器

有效

• 申請號: 201420256539.9
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN203911221U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 張芳沛;薛海中;王富章;王常策;刑宇華;董潮涌;杜麗梅;康朝陽;章宇兵
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十七研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/0933
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 白海燕;龔頤雯

技術領域

本實用新型屬于激光器領域，具體涉及一種大功率激光器。

背景技術

高功率光纖激光器是以摻雜光纖作為激光介質的一種新型固體激光器，它巧妙地把光纖技術與激光原理有機的融為一體。與傳統固體激光器相比，光纖激光器的體積更為小巧，電耗降低10倍，光束質量優異，使用壽命長。

不管是國內還是國外，目前大多數高功率光纖激光器通常采用端面泵浦方式，如圖1所示，包括端部的D泵浦101，位于泵浦之后的聚焦透鏡組102，位于透鏡組之后光路上的雙色片103，以及位于雙色片之后的雙包層光纖104。端面泵浦體制的光纖激光器輸出功率的進一步提高主要受以下兩方面限制：

1)采用這種泵浦方式使得增益光纖的兩個端面所聚集的熱量最多，很容易導致光纖纖芯炸裂；

2)如果泵浦光從光纖端面注入，那么泵浦光在增益光纖中傳輸一定距離后就會被利用完。就目前現狀，通過理論計算以及試驗數據的驗證，端泵光纖激光器的增益光纖長度一般在十幾米，不會超過20米，如果繼續增加增益光纖的長度，輸出功率會隨著長度的增加而迅速下降，所產生的熱量會相應的增加，因此增益光纖的長度受到了限制。

實用新型內容

鑒于目前端泵光纖激光器的現狀，為突破光纖激光器功率提升受限的瓶頸，本實用新型提供一種大功率激光器。本實用新型采用獨特的波導結構和增益光纖結構形式，通過側面注入方式，使得激光高功率輸出。

為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種大功率激光器，包括兩塊銅金屬平板；一光纖盤，夾設在所述兩塊銅金屬平板之間，所述光纖盤是由只在首尾兩端留有涂覆層、其余部分全部剝去涂覆層的裸光纖一圈一圈盤繞而成，所述裸光纖是一種摻雜稀土的光纖；多個LD泵浦，設置在所述光纖盤的側面，所述LD泵浦的光出口以光能夠發生全反射的角度朝著所述兩塊銅金屬平板中的一塊板的內側面。

進一步講，所述兩塊銅金屬平板之間用一固定軸連接，所述固定軸與兩塊銅金屬平板采用統一材料一體制作而成；所述光纖盤從里到外盤繞在所述固定軸上。

所述兩塊銅金屬平板朝向光纖盤的一面鍍有金屬反射膜。

所述光纖盤的一個端頭為平面接口形式，在平面端口附近設置一光學反射鏡片；所述光纖盤的另一個端頭為斜面接口形式，作為激光輸出端。

所述兩塊銅金屬平板的側面設置有側擋板，將所述光纖盤擋住，所述LD泵浦的光入口和所述光纖盤的光纖出入端口都設置在所述側擋板上。

多個所述LD泵浦形成陣列，均布在所述光纖盤的不同側面，設置的間隔以LD泵浦光在兩塊金屬平板之間發生的反射歷程為依據，在上一個LD泵浦的光反射歷程的終止處設置下一個LD泵浦。

所述LD泵浦采用大功率半導體激光二極管。

所述激光器還包括一冷卻系統，所述冷卻系統采用水冷或風冷方式之一，與所述LD泵浦和金屬平板相連。

本實用新型技術方案所帶來的有益效果是：1)本實用新型采用在兩個金屬板中間支撐一個固定軸制作成金屬波導盤，將裸光纖纏繞在這個波導盤中形成一環繞光纖盤，并且讓LD泵浦從波導盤的側面以一定的角度注入。這種環繞式側面泵浦注入，泵浦耦合效率更高(即泵浦光利用率，理論估算可達95％以上)。2)泵浦光在上下兩個金屬板之間不斷發生反射，并且反射過程中不斷穿設裸光纖，使激光高密度注入到摻雜光纖中；采用多路泵浦光從盤子不同的側面位置同時注入，不僅增加了泵浦光的功率，而且因為光纖是環繞形的，泵浦光從光纖盤側面注入時，相當于是從光纖的不同長度處注入，延遲了激光在光纖中的傳輸路程。3)在金屬波導的內表面鍍高反射性金屬，增加了泵浦光的反射能力。4)雖然增益介質也是摻雜稀土光纖，但本波導激光器與常規光纖激光器在概念上有很大區別，在帶有涂覆層的光纖激光器中，涂覆層起到限制泵浦光傳輸的作用，泵浦光只能從光纖的一端注入，從另一端輸出，而在本波導激光器中，泵浦光在整個波導陣列諧振腔中傳輸，波導的容積遠大于普通波導激光器，因此可實現比光纖激光器高得多的泵浦耦合效率，且泵浦光幾乎被完全吸收。5)與普通光纖激光器不同，大功率的激光二極管陣列LD泵浦無需經過復雜的整形、準直與光纖耦合光學系統，即可直接從四周對增益光纖的纖芯進行高密度泵浦。

附圖說明

圖1是現有技術的激光器組成圖；

圖2是本實用新型系統的外觀圖；

圖3是金屬波導的縱斷面圖；

圖4是LD泵浦光在金屬平板間反射及穿越光纖的光路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。