[發明專利]一種全光纖風冷銩激光器

在審

• 申請號: 201811290505.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111129933A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吉恩才;曾晶;劉璐;劉晶;何柏林;鐘木榮;呂啟濤;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/042;H01S3/04;H01S3/067
• 代理公司: 深圳市世聯合知識產權代理有限公司 44385
• 代理人: 汪琳琳

本申請實施例屬于光纖激光技術領域，涉及一種全光纖風冷銩激光器。所述全激光線風冷銩激光器的光學結構包括：第一低功率泵浦LD、光學諧振腔、(1+1)*1型反向光纖合束器、光纖泄露分束器、光纖隔離分束器、第一高功率泵浦LD組、(N+1)*1模場匹配型合束器、放大增益光纖和(N+1)*1光纖合束器。本申請通過上述多種中等功率LD、振蕩器?放大器級聯、雙向包層泵浦聯用的方式來實現一種百瓦級功率、近衍射極限光束質量、全光纖化的2微米波段激光器。本申請提供的技術方案能夠提供穩定的高功率輸出激光器和減輕風冷激光器中普遍存在的廢熱過于集中的問題，達到高效的熱管理。

技術領域

本申請涉及光纖激光技術領域，更具體地，涉及一種全光纖風冷銩激光器。

背景技術

摻銩光纖激光器的發射波長主要集中在1.90-2.05μm范圍內，該波段處于人眼安全區，同時還處在一個強的水分子吸收峰和兩個弱的大氣吸收帶范圍內，使得銩光纖激光器在激光醫療、特殊材料加工、激光測距、光電對抗以及環境監測等領域展現出了極為廣闊的應用前景，同時在很多工業應用場景中可以替代體積龐大、能耗極高的CO₂激光器。

光纖激光器中增益光纖長度可以遠大于固態激光器的晶體長度，因此可以實現更優的熱功率分布，簡化了熱管理難度，并且可以依靠強制風冷方式直接獲得較高功率激光輸出，例如IPG公司在1070nm摻鐿光纖激光器中實現了風冷500W激光輸出，而在1550nm摻鉺光纖激光器與2000nm摻銩光纖激光器中均實現了風冷50W激光輸出。百瓦級別摻銩光纖激光器已經開始廣泛應用到泌尿外科激光手術與高速透明塑料焊接應用中，這兩類應用的實際工作場景具有溫度適中(20℃左右)、清潔度較高等特點，因此激光器運轉可以采用強制風冷方式，相比水冷方式而言，可以在體積、質量、成本方面展現出優勢。

但受限于銩離子摻雜濃度尚未增加到理想情況，目前技術上普遍能達到的激光斜效率約60％，即銩光纖承擔的熱負載與吸收泵浦功率之比約40％，激光輸出功率較低且尚未有解決辦法；考慮到LD電效率約50％，為了獲得100W的2微米激光，則系統中產生的廢熱功率在300W左右，即在風冷激光器中普遍存在的廢熱過于集中的問題也較為突出。

發明內容

本申請實施例所要解決的技術問題是減小風冷激光器中的單位面積的熱功率和提高激光器的輸出功率。

為了解決上述技術問題，本申請實施例提供一種全光纖風冷銩激光器，采用了如下所述的技術方案：

一種全光纖風冷銩激光器，包括：振蕩器單元和放大器單元，

所述振蕩器單元包括：第一低功率泵浦LD、光學諧振腔、(1+1)*1型反向光纖合束器、第二低功率泵浦LD、光纖泄露分束器、光纖隔離分束器；

所述第一低功率泵浦連接所述光學諧振腔的輸入端；

所述光學諧振腔的輸出端連接(1+1)*1型反向光纖合束器輸出光纖；

所述(1+1)*1型反向光纖合束器的泵浦臂光纖與所述第二低功率泵浦LD相連接，信號臂光纖與所述光纖泄露分束器的輸入光纖相連接；

所述光纖泄露分束器輸出端與所述光纖隔離分束器；

所述放大器單元包括：(N+1)*1模場匹配型合束器、第一高功率泵浦LD組、放大增益光纖、(N+1)*1反向光纖合束器、第二高功率泵浦LD組；

所述(N+1)*1模場匹配型合束器的輸入臂信號光纖與所述光纖隔離分束器的輸出端連接；

所述第一高功率泵浦LD組與所述(N+1)*1模場匹配型合束器的泵浦臂光纖連接；

所述放大增益光纖的一端與所述(N+1)*1模場匹配型合束器的輸出端連接，另一端與所述(N+1)*1反向光纖合束器的第二端連接；