[發明專利]一種高功率光纖激光產生裝置及其方法

有效

• 申請號: 202010163080.8
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111463649B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 肖起榕;鞏馬理;閆平;李丹;田佳丁
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/23;H01S3/00;H01S3/067
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發明提供一種高功率光纖激光產生裝置及其方法，該裝置包括：至少一個光纖激光發生組；每個光纖激光發生組包括在光路上依次設置的光纖激光器、光柵和色鏡組構成；光纖激光器為多個，是在預設中心波長范圍內，按照每隔預設波長間隔選取一臺的方式選取的，每個激光光束相平行；光柵用于對激光光束進行合束，生成一級光束；色鏡組用于將所有一級光束合束為高功率光纖激光。本實施例通過拉曼增益對激光子光束光譜波段進行逐級拓展，極大地增加合成路數，可將合成的光譜范圍從現有不到一百納米拓展到數百納米甚至千納米，合成路數從現有的百路提升到數百路甚至千路，在光纖激光子光束的功率充分提升的情況下，能夠創造出極高功率的合成光束。

技術領域

本發明涉及光纖激光器技術領域，更具體地，涉及一種高功率光纖激光產生裝置及其方法。

背景技術

隨著光纖激光器在民用工業、國防工業、以及醫療行業的運用逐漸增多，光纖激光器技術在近些年也有著飛速的發展，尤其是高功率保偏光纖激光在航天、航空、航海、工業制造技術及通信等國民經濟的各個領域展現出獨有的優勢。

目前，可成熟穩定量產的單個高功率光纖激光器的可靠功率已經可達千瓦量級。然而，進一步提升單個光纖激光器產生的光束的功率卻面臨諸多激光物理機理方面的瓶頸。因此，光束合成便成為進一步提升激光光束功率的主要技術研發方向。

然而，目前的光纖激光合束方法已達到其合束路數和功率的瓶頸，可合成的子光束路數為數十路，子光束光譜范圍為數十納米內，其最終產生的合成光束功率僅可達百千瓦量級。

因此，能夠提供極寬光譜范圍內、眾多路保偏光纖激光的合束，提高最終合成光束功率，成為本領域最為迫切的技術需求。

發明內容

為了解決現有技術在光纖激光合束時面臨的上述問題，本發明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的高功率光纖激光產生裝置及其方法。

本發明實施例的一方面提供一種高功率光纖激光產生裝置，包括：至少一個光纖激光發生組；每個光纖激光發生組包括在光路上依次設置的光纖激光器、光柵和色鏡組構成；光纖激光器為多個，是在預設中心波長范圍內，按照每隔預設波長間隔選取一臺的方式選取的，每個光纖激光器產生的激光光束相平行；光柵用于對多路激光光束進行合束，生成一級光束；色鏡組用于將所有一級光束合束為二級光束，二級光束為高功率光纖激光。

進一步地，上述預設中心波長范圍為[1000nm，2000nm]；合成一級光束的相鄰子光束預設波長間隔不超過1nm，相鄰兩個一級光束組間預設波長間隔大于1nm。

進一步地，上述光纖激光器為普通光纖激光器和/或拉曼光纖激光器。

進一步地，在每個光纖激光發生組中，光柵的個數小于光纖激光器的個數的一半。

進一步地，上述色鏡組包括多個在光路上依次設置的色鏡組成，每個色鏡用于將經過的兩束光束合束為一束。

進一步地，當光纖激光發生組的個數為2時，兩個光纖激光發生組均為保偏光纖激光發生組，記為第一保偏光纖激光發生組和第二保偏光纖激光發生組；光纖激光器均為保偏光纖激光器，光柵均為保偏光柵；還包括設置偏振合成器件；在第一保偏光纖激光發生組中的每個保偏光纖激光器產生的激光光束的偏振方向為X軸方向時，第二保偏光纖激光發生組中的每個保偏光纖激光器產生的激光光束的偏振方向為Y軸方向；兩個保偏光纖激光發生組產生的二級光束經過偏振合成器件合成為高功率光纖激光。

進一步地，上述偏振合成器件由偏振旋轉器件以及偏振片構成。

第二方面，本發明實施例提供一種高功率光纖激光產生方法，包括以下步驟：