[發明專利]一種基于環形腔結構的被動相干組束全光纖激光器

在審

• 申請號: 201810478853.4
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108429121A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李驍軍
• 申請（專利權）人: 上海飛博激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/23
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 徐迅;姜龍

本發明屬于全光纖激光器領域，具體涉及一種被動相干組束全光纖激光器。本發明公開了一種基于環形腔結構的被動相干組束全光纖激光器，通過一體化的環形腔結構激光器和注入鎖相系統，依靠其自動選摸機制選出共同起振的模式從而不需任何操作實現相位鎖定及相干組束的輸出功能；另外提高了相干條紋對比度保證高功率輸出，并實時評估系統的相干組束效率。本發明具有結構簡單、緊湊，注入耦合效率高，路數可擴展性強，能實時評估相干組束效率、低成本等優點，既適用于連續激光器，又適用于脈沖激光器。

技術領域

本發明屬于全光纖激光器領域，具體涉及一種基于環形腔結構的被動相干組束全光纖激光器。

背景技術

與傳統激光器相比，全光纖激光器由于結構簡單緊湊、散熱性能好、能量轉換效率高、性能穩定可靠、光束質量高等優點，已得到飛速發展并廣泛應用在工業加工、醫療器械、國防等領域。激光的應用被稱為是人類使用工具的第三次飛躍，而光纖激光技術的成熟使得大功率激光器從實驗室真正走入大規模工業應用。在能源日益短缺的時代，大功率光纖激光器較高的電光轉換效率使其可以大幅度減少能耗，在節約資源等方面做出越來越多的貢獻。光纖激光器已經或正在許多應用領域代替化學、氣體和普通固體激光器，對激光器市場產生革命性改變，也是激光器發展的必然趨勢，被稱為“第三代激光器”。

目前，單根全光纖激光器的輸出功率已達萬瓦，但受限于熱損傷問題和非線性效應的影響，單根全光纖激光器無法獲得更高功率的輸出。為進一步提升功率的同時獲得好的光束質量，發展全光纖的相干組束技術是較為理想的技術途徑。相干組束技術根據相位鎖定實現方式的不同，分為被動鎖相與主動鎖相。兩種相位鎖相實現相位鎖定的原理不同，具體實現結構也多種多樣。其中，被動鎖相即被動相干組束技術的原理是依靠激光腔內模式競爭實現鎖相，從而實現相干光束合成。相比主動相干組束技術需要復雜的電路反饋控制且鎖相速度慢，被動相干組束技術以其結構簡單、鎖相迅速且路數可擴展性強等優勢成為相干組束技術的首選。

在先全光纖被動相干組束技術中[參見Opt.Express 10(21),1167-1172(2002)；Electron.Lett.38(14),692-693(2002)；Opt.Lett.34(7),863-865(2009)；Opt.Eng.50(11),111606(2011)等]，多采用線性腔結構的光纖激光器，其缺陷在于，若想實現各路激光之間的相位鎖定，選取共同起振的激光模式，必須控制各路激光器中光纖布拉格光柵的中心波長差足夠小，各路激光器腔長差ΔL足夠大，使光譜調制周期遠小于激光帶寬，且系統的相干組束效率很大程度上受限于這些因素的影響。

發明內容

為克服上述在先技術的不足，本發明公開了一種基于環形腔結構的被動相干組束全光纖激光器，無需任何特殊控制，通過一體化的環形腔結構激光器和注入鎖相系統，注入鎖相系統既實現各路激光的相干疊加，又充當構成環形腔光纖激光器反饋回路中的一部分，激光器的運行和相位鎖定同時實現，即依靠其自動選摸機制即可選出共同起振的模式實現相干組束輸出。

本發明的技術方案如下：

一種基于環形腔結構的被動相干組束全光纖激光器，其特征在于，包括多組光纖激光器和注入鎖相系統，所述多組光纖激光器并聯組成；所述光纖激光器至少包括帶尾纖激光二極管、光纖泵浦合束器、增益光纖、光纖隔離器，所述光纖泵浦合束器輸入端分別連接帶尾纖激光二極管和光纖隔離器，光纖泵浦合束器的輸出端連接增益光纖；

所述注入鎖相系統包括光纖耦合器C1和光纖耦合器C2，光纖耦合器C1的輸入端和輸出端分別至少包括2個，光纖耦合器C2的輸出端至少包括2個，光纖耦合器C1的一個輸出端連接光纖耦合器C2輸入端；

所述多組光纖激光器中的增益光纖輸出端都與所述光纖耦合器C1的輸入端連接，所述多組光纖激光器中的光纖隔離器都與光纖耦合器C2的輸出端連接；

所述多組光纖激光器和注入鎖相系統首尾連接組成環形腔結構。