[發(fā)明專利]便攜式手持80W連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611165310.4
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106785838A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明;虞俊偉;胡浩偉;周郭
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/091;H01S3/02;G02B6/42
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉光纖激光器領(lǐng)域，具體是一種便攜式手持80W連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在一些特殊行業(yè)和特殊區(qū)域，需要使用光纖激光器進(jìn)行特殊使用，例如：高危險(xiǎn)且不方便操作區(qū)域內(nèi)可燃物的遠(yuǎn)程燒蝕，反恐領(lǐng)域遠(yuǎn)程目標(biāo)激光打擊，生物肌體的遠(yuǎn)程激光燒蝕等。這些領(lǐng)域所需求的激光器要求具有體積小、重量輕、便于攜帶的特點(diǎn)，而且要求激光器工作環(huán)境簡潔，易操作、免維護(hù)，特別對激光的光束質(zhì)量要求嚴(yán)格，現(xiàn)階段光纖激光器是不二選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供體積小、重量輕，具有穩(wěn)定性好、光束質(zhì)量好的便攜式手持80W連續(xù)光纖激光器系統(tǒng),本發(fā)明輸出80W連續(xù)激光，激光器靠殼體傳導(dǎo)散熱、自然冷卻，激光器輸出光束有效光斑直徑3-4mm、發(fā)散角小于0.5mrad；在輸出20s激光、暫停2分鐘情況下，激光器能夠連續(xù)出光。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

便攜式手持80W連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)，由泵浦源、光纖合束器、諧振腔、包層光剝離器、功率監(jiān)控器、溫度監(jiān)控器、激光準(zhǔn)直器、監(jiān)控反饋系統(tǒng)和金屬殼體構(gòu)成；其特征在于：泵浦源、光纖合束器、諧振腔、包層光剝離器、功率監(jiān)控器、溫度監(jiān)控器、激光準(zhǔn)直器、監(jiān)控反饋系統(tǒng)均安裝在金屬殼體內(nèi)，且監(jiān)控反饋系統(tǒng)分別與泵浦源、光纖合束器、功率監(jiān)控器和溫度監(jiān)控器相連，泵浦源內(nèi)部封裝出光功率監(jiān)控和溫度監(jiān)控，信號通過泵浦源管腳與監(jiān)控反饋系統(tǒng)建立通訊，進(jìn)行泵浦源狀態(tài)判斷；泵浦源輸出激光注入激光諧振腔中，再通過包層光剝離器和功率監(jiān)控器、從激光準(zhǔn)直器輸出，功率監(jiān)控器將采集到的信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)；溫度監(jiān)控器將從諧振腔采集到的信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)；最后由監(jiān)控反饋系統(tǒng)將激光器狀態(tài)信息反饋到用戶終端，用戶終端控制控制泵浦源。

泵浦源輸出915nm激光注入激光諧振腔中，增益光纖經(jīng)過受激輻射放大過程輸出1080nm激光；再通過包層光剝離器和功率監(jiān)控器、從激光準(zhǔn)直器輸出，功率監(jiān)控器將采集到的信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)；同時(shí)激光器的金屬殼體因?yàn)槲諢崃慷郎兀瑴囟缺O(jiān)控器將采集到的信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)；最后由監(jiān)控反饋系統(tǒng)將激光器狀態(tài)信息反饋到用戶終端。

本發(fā)明的監(jiān)控泵浦源工作狀態(tài)：出光功率信號、工作溫度信號，泵浦源輸出連續(xù)915nm激光；泵浦激光經(jīng)光纖合束器注入到諧振腔，依次通過高反光柵、摻Y(jié)b光纖、輸出光柵；輸出光柵輸出的纖芯激光經(jīng)包層光剝離器輸出，最后經(jīng)由激光準(zhǔn)直器射出，少部分包層激光被剝離到達(dá)功率監(jiān)控器；功率監(jiān)控器將采集到的信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)，同時(shí)溫度監(jiān)控器會將金屬殼體的溫度信號發(fā)送給監(jiān)控反饋系統(tǒng)。監(jiān)控反饋系統(tǒng)將采集到的泵浦源出光功率信號、溫度信號和輸出激光功率信號、殼體溫度信號與設(shè)定值對比，根據(jù)對比結(jié)果決定繼續(xù)或者停止泵浦源工作。

所述的泵浦源工作在連續(xù)狀態(tài)，是快速響應(yīng)的增益開關(guān)型半導(dǎo)體激光器，輸出中心波長在915±2nm，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到65％，發(fā)熱量更小；泵浦源根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，工作20s輸出連續(xù)激光，暫停30s。

所述光纖合束器，將2根200/220芯徑的光纖合束成20/400芯徑的光纖輸出，優(yōu)化了光束耦合效率降低器件發(fā)熱量。采用正向傳輸設(shè)計(jì)，抑制反射光，加強(qiáng)泵浦源的保護(hù)。

所述的諧振腔采用前端泵浦方式，由高反光柵、摻Y(jié)b光纖、輸出光柵組成，前端注入泵浦光，提高諧振腔的均勻性和穩(wěn)定性；摻Y(jié)b光纖采用低數(shù)值孔徑設(shè)計(jì)類型，以激光器對輸出光束質(zhì)量的需要；用戶終端驅(qū)動半導(dǎo)體泵浦源使諧振腔部分產(chǎn)生1080nm±10nm連續(xù)80W激光。

在功率監(jiān)控器中通過包層光剝離器分出少部分信號光用于激光功率監(jiān)控器。

同時(shí)包層光剝離器還有改善光束質(zhì)量，消除反饋光的作用；在包層光剝離器中利用人為制造的包層光纖破損將包層光纖中傳輸?shù)亩嗄＜す鈱?dǎo)出激光束，達(dá)到改善光束質(zhì)量的目的。

本發(fā)明的工作原理：恒流電源驅(qū)動泵浦源產(chǎn)生915nm連續(xù)激光，泵浦光經(jīng)光纖合束器后注入到諧振腔，抽運(yùn)摻Y(jié)b光纖，增益產(chǎn)生1080nm的激光，最后經(jīng)過包層光剝離器優(yōu)化光束質(zhì)量后經(jīng)激光準(zhǔn)直器輸出。該種便攜式手持連續(xù)光纖激光器最高輸出功率80W，工作要求為運(yùn)行20s、暫停2分鐘。

該種便攜式手持連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)設(shè)置了泵浦光監(jiān)控器和輸出功率監(jiān)控器，監(jiān)控反饋系統(tǒng)將之與設(shè)定值進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果做出相應(yīng)的判斷并通知驅(qū)動電源進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

所述便攜式手持連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)是全光纖系統(tǒng)，有效提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，